Theo số liệu mới nhất từ Tổng cục Hải quan, Trung Quốc đã nhập khẩu 11.622,7 tấn than cốc vỏ hạt trong tháng 5/2025, giảm 15% so với tháng trước và 21% so với cùng kỳ năm ngoái. Giá nhập khẩu trung bình của than cốc vỏ hạt trong tháng 5 là 593,18 USD/tấn. Trong tháng 3, giá nhập khẩu trung bình là 549,46 USD/tấn, cho thấy giá nhập khẩu trung bình mỗi tấn than cốc vỏ hạt đã tăng so với tháng trước.
Trước tình hình giá nhập khẩu than cốc vỏ dừa tăng (do nguồn cung nguyên liệu thô khan hiếm do thiên tai ở Đông Nam Á năm 2024 và giá nhập khẩu tiếp tục tăng trong năm 2025), đã xuất hiện nhiều con đường công nghệ khác nhau cho các vật liệu “thay thế” cho anode carbon cứng pin natri-ion, chủ yếu thuộc ba loại sau:
1. Các vật liệu thay thế dựa trên sinh khối: Chi phí thấp, tiềm năng cung cấp cao
- Carbon cứng từ rơm
Sản lượng rơm hàng năm của Trung Quốc vượt quá 1 tỷ tấn (số liệu năm 2023 của Trung Quốc), với chi phí chỉ 300-600 nhân dân tệ/tấn, năng suất carbon khoảng 20% và chi phí mỗi tấn chỉ bằng 1/10 so với than cốc vỏ dừa. Về mặt lý thuyết, nó có thể hỗ trợ nhu cầu pin natri-ion 8 TWh.
Thông qua tối ưu hóa công nghệ lò lưu hóa, công suất mỗi gam carbon cứng từ rơm đạt 280-300 mAh/g, gần bằng carbon cứng từ vỏ dừa (300 mAh/g).
- Carbon cứng từ tre
Trung Quốc sản xuất 4,5 triệu tấn tre đường kính trung bình hàng năm. Chi phí than cốc từ tre là 500-1.000 nhân dân tệ/tấn, với hiệu suất gần bằng than cốc từ vỏ dừa (mật độ năng lượng 28 Wh/kg so với 28,11 Wh/kg của vỏ dừa). Ngoài ra, tre có độ cứng cao và cấu trúc đồng đều, dẫn đến lỗ chân lông ổn định hơn sau khi carbon hóa.
Trong năm 2025, carbon cứng từ tre đã trải qua thử nghiệm hàng loạt, đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng như xe hai bánh và hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS).
- Carbon cứng từ đường/tinh bột
Glucose và tinh bột được carbon hóa thủy nhiệt, với kích thước hạt được kiểm soát thông qua công thức phụ gia.
Nguyên liệu có sẵn rộng rãi (ví dụ: ngô, khoai lang), với độ đồng nhất tốt hơn so với vỏ dừa (ít tạp chất hơn). Dung lượng trên mỗi gam vượt quá 300 mAh/g, khiến nó phù hợp cho các loại pin cao cấp.
Cần có quy trình tinh chế, dẫn đến chi phí cao hơn một chút so với rơm (khoảng 800-1.200 nhân dân tệ/tấn), nhưng có chuỗi cung ứng tự chủ và có thể kiểm soát được.
2. Carbon cứng dựa trên nhựa: Hiệu suất cao, chi phí cao, phù hợp cho các ứng dụng cao cấp
- Lợi thế công nghệ: Carbon cứng dựa trên nhựa phenolic cho thấy sự cải thiện 30% về độ đồng đều của cấu trúc lỗ, hiệu suất chống sưng tuyệt vời, dung lượng trên mỗi gam là 350 mAh/g (vượt trội hơn vỏ dừa) và tỷ lệ duy trì cao sau 10.000 chu kỳ.
- Chi phí nguyên liệu nhựa cao hơn 3-5 lần so với vỏ dừa, với năng suất carbon chỉ đạt 20%-35%. Giá hiện tại là hơn 50.000 nhân dân tệ/tấn. III. Carbon cứng dựa trên nhựa đường: Chi phí cực thấp, Hiệu suất cần được tối ưu hóa
Một sản phẩm phụ của nhựa đường dầu mỏ/than đá, với chi phí chỉ từ 2.000-3.000 nhân dân tệ/tấn và năng suất carbon là 54% (cao hơn đáng kể so với sinh khối).
Chi phí cao cho việc loại bỏ tạp chất ở đầu công đoạn, dễ bị than hóa ở nhiệt độ cao (khoảng cách giữa các lớp không đủ), hiệu suất ban đầu thấp, cần tiền oxy hóa và sửa đổi liên kết chéo.
Ứng dụng: Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) cấp thấp và xe tốc độ thấp, với giá có thể giảm xuống còn 20.000-30.000 nhân dân tệ/tấn.
IV. Chiến lược thay thế ngắn hạn và dài hạn
Trong ngắn hạn, vật liệu dựa trên sinh khối sẽ chiếm ưu thế, ưu tiên cho vật liệu dựa trên tre và rơm (do chi phí thấp và nguồn cung cấp đầy đủ), được bổ sung bằng một số vật liệu dựa trên nhựa (để nâng cao hiệu suất của pin cao cấp). Trong dài hạn, sẽ theo đuổi sản xuất dựa trên nhựa đường quy mô lớn (sau khi công nghệ sửa đổi trưởng thành) + vật liệu dựa trên đường/tinh bột (với lợi thế về tính đồng nhất), nhằm giảm chi phí mục tiêu xuống mức tương đương với vật liệu cực âm graphite (30.000-50.000 nhân dân tệ/tấn). Điều này sẽ đạt được sự đa dạng hóa "các giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí".
"Các giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí" cho carbon vỏ dừa không phải là một giải pháp duy nhất, mà là một ma trận đa dạng hóa "vật liệu dựa trên sinh khối là trụ cột, được bổ sung bằng vật liệu dựa trên nhựa/nhựa đường":
Vật liệu sinh khối như rơm và tre đã trở thành lựa chọn chính hiện nay do lợi thế về chi phí (<1.000 nhân dân tệ/tấn) và lợi thế về nguồn cung cấp (quy mô 100 triệu tấn).
Vật liệu dựa trên nhựa đáp ứng nhu cầu về hiệu suất cao cấp, trong khi vật liệu dựa trên nhựa than đá nhắm vào thị trường có giá thành cực thấp. Các lần lặp lại công nghệ sẽ tiếp tục mở rộng ranh giới của nguyên liệu thô, thúc đẩy sự chuyển đổi của carbon cứng pin natri-ion từ "phụ thuộc vào nhập khẩu" sang "tự cung tự cấp và có thể kiểm soát".
