Natrio baterijos ruošiasi mesti iššūkį ličiui – technologija artėja prie masinės gamybos

Sekite TechNaujienos Google

Ličio jonų baterijos dešimtmečius dominavo telefonuose, kompiuteriuose ir elektromobiliuose, tačiau natrio jonų technologija sparčiai artėja prie komercinio masto. Pagrindinis jos pranašumas – natris yra daug plačiau prieinamas ir pigesnis už dalį ličio baterijoms reikalingų medžiagų.

Natrio baterijų energijos tankis paprastai mažesnis nei pažangiausių ličio elementų, tačiau jų chemija gali būti patraukli stacionariam energijos kaupimui ir pigesniems elektromobiliams, kur svarbiausia ne maksimalus nuvažiuojamas atstumas.

Kodėl gamintojai domisi natriu?

Natrio jonų elementai gali sumažinti priklausomybę nuo ličio, nikelio ir kobalto tiekimo grandinių. Tai svarbu tiek kainai, tiek energetiniam saugumui.

Kita potenciali stiprybė – darbas žemesnėje temperatūroje ir galimybė naudoti pigesnes elektrodų medžiagas. Tačiau technologijos privalumai priklauso nuo konkrečios chemijos ir gamintojo.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 23 minutės

DI mokosi ieškoti teisinių „skylių“ – modeliai atranda būdų apeiti taisyklių tikslą jų formaliai nepažeisdami

4 min. skaitymo • prieš 38 minutės

Kvantiniai kompiuteriai artėja prie ribos, kai dabartinis interneto šifravimas gali tapti pažeidžiamas

4 min. skaitymo • prieš 53 minutės

„Kvantiniai baltymai“ gali leisti pamatyti procesus gyvose ląstelėse taip, kaip iki šiol buvo neįmanoma

Visi naujausi straipsniai →

Litis niekur nedings

Natrio baterijos greičiausiai nepakeis ličio visur. Telefonams ir didelio nuotolio elektromobiliams energijos tankis liks labai svarbus. Tačiau energijos kaupimo sistemose ir dalyje transporto natrio technologija gali tapti rimta alternatyva.

Natrio jonų baterijų patrauklumas prasideda nuo chemijos ir žaliavų. Natris yra vienas labiausiai paplitusių elementų, todėl jo tiekimo grandinė gali būti mažiau priklausoma nuo kelių konkrečių regionų nei ličio. Tai nereiškia, kad natrio elementas automatiškai bus pigesnis, tačiau ilgainiui žaliavų prieinamumas gali suteikti ekonominį pranašumą.

Didžiausias kompromisas yra energijos tankis. Natrio jonai yra didesni ir sunkesni už ličio jonus, todėl į tokios pačios masės bateriją paprastai sunkiau sutalpinti tiek pat energijos. Telefonams ar ilgo nuotolio elektromobiliams tai yra rimtas trūkumas, nes kiekvienas papildomas kilogramas svarbus.

Tačiau stacionariam energijos kaupimui masė dažnai nėra kritinė. Baterija, stovinti prie saulės elektrinės ar elektros tinklo pastotės, neprivalo būti itin lengva. Ten svarbiau kaina, ciklų skaičius, sauga ir žaliavų prieinamumas. Būtent tokiose srityse natrio technologija gali įsitvirtinti greičiausiai.

Dar vienas galimas pranašumas – geresnis darbas žemoje temperatūroje kai kurioms natrio chemijoms. Jei tai pasitvirtina didelio masto produktuose, technologija gali būti įdomi šaltesnėms rinkoms. Vis dėlto rezultatų negalima apibendrinti visoms natrio baterijoms, nes skirtingi katodai ir elektrolitai turi skirtingas savybes.

Rinkos požiūriu svarbiausia, kad natrio jonų baterijos greičiausiai papildys, o ne pakeis ličio technologiją. Litis išliks ten, kur reikia maksimalaus energijos tankio, o natris gali užimti pigesnes ir mažiau svoriui jautrias nišas. Jei gamybos mastas išaugs, baterijų rinka taps labiau diferencijuota pagal paskirtį, o ne valdoma vienos dominuojančios chemijos.

Gamybos mastas bus lemiamas. Ličio jonų technologija turi kelių dešimtmečių optimizavimo ir milžiniškas gamyklas, todėl nauja chemija turi konkuruoti ne su laboratoriniu ličio elementu, o su labai brandžia pramonine sistema. Natrio baterijoms reikės ne tik gerų techninių parametrų, bet ir stabilaus tiekimo, standartizuotos kokybės bei pakankamai didelių užsakymų, kad gamyklos būtų ekonomiškai efektyvios.

Jei šis etapas bus įveiktas, didžiausias poveikis gali būti ne tiesiog „pigesnė baterija“, o didesnė konkurencija žaliavų rinkoje. Alternatyvi chemija sumažintų spaudimą vienai tiekimo grandinei ir suteiktų gamintojams daugiau lankstumo renkantis technologiją pagal konkrečią paskirtį.

Automobilių pramonėje natrio jonų chemija gali būti ypač įdomi miesto elektromobiliams, kuriems nereikia 600–800 km nuotolio. Jei mažesnis energijos tankis kompensuojamas žemesne kaina ir geru ciklų ilgaamžiškumu, gamintojas gali pasiūlyti pigesnį automobilį kasdienėms kelionėms. Tai dar kartą parodo, kad baterijų rinkoje nebūtina viena „geriausia“ chemija – skirtingi produktai gali optimizuoti skirtingus parametrus.

Natrio baterijų gamybai gali būti naudinga ir dalis jau egzistuojančios ličio jonų pramonės įrangos. Jei gamintojui nereikia statyti visiškai naujos gamyklos nuo nulio, technologijos komercializavimas gali vykti greičiau. Vis dėlto elektrodų receptūros, elektrolitai ir procesų parametrai skiriasi, todėl „tiesiog pakeisti ličį natriu“ neįmanoma.

Ilgainiui rinką gali nulemti ne vien energijos tankis, bet ir kaina už visą gyvenimo ciklą. Jei natrio elementas pigesnis, saugesnis ir atlaiko pakankamai ciklų, jis gali būti ekonomiškai geresnis net turėdamas mažesnę talpą. Tai ypač svarbu tinklo kaupikliams, kuriuose baterijos kasdien įkraunamos ir iškraunamos daugelį metų.

Daugiau baterijų ir energetikos naujienų rasite TechNaujienos.lt energetikos rubrikoje.