Соль земли: натрий-ионные аккумуляторы — безопасная, дешевая и распространенная альтернатива литию

Ню Нки GT Pro

Натриевая силовая ячейка CATL

Аккумуляторные элементы в городском скутере

Фарадион натрий-ионный аккумулятор

В следующем году гиганты электровелосипедов Niu планируют выпустить скутер, работающий от натрий-ионной батареи, а не от литий-ионных элементов, которые стали повсеместными на растущем рынке электрических велосипедов.

И несмотря на предположения, что это шаг назад с точки зрения производительности, натрий-ионная технология может стать доминирующей в будущем как более дешевая, безопасная и экологичная альтернатива литию.

Компания Faradion, базирующаяся в Великобритании, лидирует в усилиях по внедрению натрий-ионных батарей в массовое производство, и в этом году она была куплена Reliance New Energy Solar Ltd, дочерней компанией Reliance Industries, крупнейшей частной компании Индии, за удивительную сумму в 100 фунтов стерлингов. млн.

Помимо использования непосредственно в аккумуляторных батареях электромобилей, эта технология предназначена для использования в качестве хранилища для устройств быстрой зарядки, которые, по сути, действуют как эквивалент резервуаров для хранения на заправочных станциях, но для электроэнергии, подзаряжая в периоды затишья и помогая предотвратить электросеть от перегрузки, когда большое количество транспортных средств заряжается одновременно в часы пик.

Идея натрий-ионных аккумуляторов заключается в том, чтобы, по словам самого Фарадиона, обеспечить «литий-ионные характеристики по ценам свинцово-кислотных» за счет использования натрия, который широко доступен во всем мире и может быть извлечен из соли, вместо лития, который относительно дефицитен и дорог.

Сами батареи работают по тому же принципу, что и литий-ионные батареи — два элемента расположены рядом в таблице Менделеева и имеют схожие свойства — но заставить химию работать в коммерчески жизнеспособной батарее — это предмет огромного объема работы.

Награды могут быть огромными. CATL (Contemporary Amperex Technology Co, Ltd) — китайская компания, крупнейший в мире производитель литий-ионных аккумуляторов для электромобилей с долей рынка 32,6% в 2021 году — представила в прошлом году собственную натрий-ионную батарею, отражая растущую обеспокоенность что необходима замена или, по крайней мере, альтернатива современной технологии литий-ионных аккумуляторов.

Цены на литий в последнее время резко подскочили: в конце 2020 года гидроксид лития, используемый в катодах литий-ионных аккумуляторов, стоил всего 9 долларов за килограмм, но в августе 2022 года эта цифра выросла примерно до 75 долларов. Цены на карбонат лития, используемый в электролитах для литий-ионных аккумуляторов, пошли по той же траектории, во многом благодаря быстрому росту продаж электромобилей.

Ожидается, что в течение нескольких лет продажи электромобилей превзойдут продажи автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, и некоторые прогнозы предсказывают, что мировые поставки лития не смогут поспевать за спросом уже к 2030 году.

Широкая доступность натрия также означает, что поставки не ограничиваются несколькими ключевыми частями мира, а это означает, что натрий-ионные батареи могут быть изготовлены с использованием местных материалов без такого большого ущерба окружающей среде, как добыча, необходимая для элементов в литии. ионные аккумуляторы.

С другой стороны, современные натрий-ионные батареи не так энергоемки, как литий-ионные, поэтому они больше подходят для транспортных средств с меньшей производительностью и запасом хода, например, скутеров, чем для более быстрых велосипедов. Натриевые элементы первого поколения CATL управляют 160 Втч/кг, но компания нацелена на плотность энергии 200 Втч/кг от своих батарей следующего поколения, что приближается к уровню литий-ионных, которые хороши примерно для 250 Втч/кг.

Подробно о натрий-ионных батареях

Городское решение: плотность энергии не так высока, как у литий-ионных аккумуляторов (по крайней мере, пока), что делает их более подходящими для хранения энергии на зарядных станциях или для менее производительных, более дешевых скутеров и городских велосипедов.

Ожидается (очень) скоро: поскольку производство натрий-ионных аккумуляторов CATL должно начаться в 2023 году, а NIU собирается выпустить скутер с использованием той же технологии в том же году, натрий-ионные аккумуляторы действительно находятся на грани коммерческой доступности, а не бесконечно «всего лишь около». угол'.

Гибкая производительность: несмотря на меньшую энергоемкость, чем литий-ионные, натрий-ионные элементы могут быстро перезаряжаться (CATL заявляет, что они заряжаются от 0 до 80 % за 15 минут) и хорошо сохраняют заряд в холодную погоду, сохраняя 90 % своей производительности при температуре -20 °C. .

Более экологичный вариант: натрий-ионные батареи по сути аналогичны литий-ионным элементам, но используют гораздо более доступное сырье, чтобы сократить расходы и экологический ущерб от добычи лития.

Более безопасное хранение: в отличие от литиевых элементов, которые нельзя разряжать ниже 30% их емкости, натрий-ионные аккумуляторы можно разряжать до нуля вольт, что делает их более безопасными при хранении и транспортировке.