Почему натрий-ионные аккумуляторы могут стать перспективным решением: три ключевых аргумента
В автомобильной промышленности все больше внимания уделяется аккумуляторным батареям нового поколения. Эксперты считают, что натрий-ионные аккумуляторы могут стать альтернативой литиевым. Сейчас разберемся, в чем причина
Натрий-ионные аккумуляторные батареи в ближайшем будущем могут стать массовыми. Если прежде они разрабатывались в рамках демонстрационных проектов, то в ближайшие два-три года попадут на конвейеры ведущих автомобильных брендов. Компании-производители видят их ключевым элементом в производстве электрокаров и систем накопления энергии. На то есть множество причин.
По данным На недавнем форуме, посвященном развитию цепочки поставок и установлению стандартов для натрий-ионных аккумуляторов, эксперты отметили значительный прогресс в развитии этой технологии.
По мнению академика Китайской академии наук и профессора Университета Цинхуа Ли Цзинхуна, полная замена литий-ионных аккумуляторов на натрий-ионные пока не планируется, но появление нового типа батарей приведет к конкуренции на рынке.
По мнению профессора, натрий-ионные аккумуляторы обладают рядом значительных достоинств по сравнению с литиевыми:
- у них высокая выходная мощность;
- отличные низкотемпературные характеристики;
- высокая безопасность;
- относительно низкая стоимость.
Всё это делает натрий-ионные батареи перспективными для использования в гибридных автомобилях и системах накопления энергии. Могут посягнуть такие батареи и на традиционные пусковые свинцово-кислотные аккумуляторы, используемые в автопроме на протяжении многих десятилетий.
Перемены в аккумуляторной отрасли стали причиной значительного изменения подхода: если ранее рынок ожидал роста цен из-за подорожания лития, то теперь фокус сместился на создание добавленной стоимости – увеличение объемов производства, сокращение издержек, повышение энергетической плотности и адаптация продукции к потребностям различных рынков. Ожидается, что в 2026 году начнется принципиальный переломный момент.
Что это означает:
- электрокары и гибриды станут дешевле в производстве;
- уменьшится риск их возгорания;
- понизится зависимость автопрома от лития, кобальта и никеля.
Подтверждением потенциала этой технологии служит и тот факт, что ресурсов лития на Земле может хватить примерно на 150 лет, тогда как натрия – не менее чем на 800. Этот химический элемент, содержащийся в морской воде и поваренной соли, широко распространен. Более того, натрий занимает шестое место по распространенности среди элементов, составляющих земную кору.
Непревзойденные преимущества новых батарей:
1. Не боятся холодов
Натрий-ионные батареи демонстрируют устойчивость к низким температурам, что делает их пригодными для использования в условиях российского климата. Крупнейший в мире производитель аккумуляторов, CATL, уже разработал батарею данного типа, способную функционировать при температуре -40 °C. Объясняется это тем, что в отличие от литиевых батарей, где электролит, обеспечивающий перемещение ионов лития, при охлаждении становится более густым (что приводит к снижению мощности, уменьшению емкости, увеличению времени зарядки и росту внутреннего сопротивления), натриевые батареи не содержат столь же реакционноспособных компонентов. Ионы натрия проявляют меньшую склонность к взаимодействию с растворителем электролита, что позволяет им сохранять достаточную подвижность даже при понижении температуры.
2. Почти не горят
Благодаря меньшему риску возгорания и более простой тушении, натрий-ионные батареи представляют собой более безопасный вариант. Использование компонентов с пониженной активностью по сравнению с литиевыми аккумуляторами снижает вероятность возникновения термического разгона – опасного процесса повышения температуры, который может привести к возгоранию. Эти батареи способны функционировать при температурах до +70–90 ℃, что делает их подходящими для использования в любых климатических условиях.
3. Низкая цена и малая токсичность
Удивительно, но это действительно так: для производства натрий-ионных аккумуляторов не потребуется модернизация существующих производственных мощностей, что позволит избежать значительных финансовых вложений. Более того, стоимость этих батарей примерно соответствует цене традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов, при этом их характеристики уже приближаются к литиевым. Энергетическая плотность превосходит показатели свинцово-кислотных аккумуляторов, а вес – вдвое меньше. Данный тип батарей отличается продолжительным сроком эксплуатации (более 3000 циклов при 80% остаточной емкости), а их переработка значительно проще и безопаснее для экологии.
Еще из любопытного
Натрий-ионные аккумуляторы пока уступают литий-ионным по некоторым параметрам, однако их развитие выглядит весьма перспективным. Несмотря на более низкую плотность энергии, они обладают отличными характеристиками в других аспектах. Компания CATL включила натрий-ионные аккумуляторы в свою стратегию технологического развития. В апреле был представлен первый в мире крупносерийный натриевый аккумулятор, предназначенный для легковых автомобилей и стартерных батарей грузовых машин. Показатели плотности энергии достигли 175 Вт⋅ч/кг, а дальность хода на одной зарядке составила свыше 500 км. Это потенциально может удовлетворить до 40% потребностей рынка легковых автомобилей.
Генеральный директор Beijing Zhongke Haina Technology Co. Ли Шуцзюнь заявил, что натрий-ионные аккумуляторы уже достигли этапа ранней коммерциализации. По его словам, в течение двух-трех лет можно ожидать существенного снижения стоимости этих батарей, примерно в два раза. На сегодняшний день существуют продукты с плотностью энергии около 165 Вт·ч/кг, предназначенные для 10 тыс. циклов при 2°C и сохраняющие стабильность в температурном диапазоне от –40°C до +45°C. Развитие технологии будет продолжаться.