Литий-ионные аккумуляторы доминировали десятилетиями. Но все может измениться

Натрий-ионные аккумуляторы – возможная альтернатива. Эксперты все же не считают, что новые аккумуляторы резко изменят ситуацию на рынке. Натрий в три раза тяжелее лития и не сможет хранить столько же энергии как литий. В результате, натрий-ионные аккумуляторы будут тяжелее. Натрий-ионные аккумуляторы не лучшим образом подходят для смартфонов и электрокаров, когда необходимо хранение большого количества энергии. Одно из главных преимуществ натрий-ионных аккумуляторов – их низкая стоимость. В тех ситуациях, когда размер аккумулятора не важен и не нужно много энергии, они подходят, например, для накопителей энергии. Эксперты также отмечают, что в будущем плотность энергии в новых аккумуляторах может быть улучшена.

После десятилетий доминирования на рынке литий-ионные аккумуляторов появилась новая опция: аккумуляторы, сделанные с натрий-иодом.

Ученые ищут альтернативы литию уже много лет. Почти весь мир использует литий-ионные аккумуляторы, но добыча и обработка сырья вредна для здоровья рабочих, местных сообществ, где расположены производства, и окружающей среды.

Натрий недавно стали рассматривать более-менее перспективной заменой. Эксперты считают, что сырье – дешевле и более безопасно для окружающей среды по сравнению с литием.

За последние несколько лет в США увеличилось производство натрий-ионных аккумуляторов. В октябре производитель натрий-ионных аккумуляторов Natron Energy объявил, что открывает «гига-фабрику» в Северной Каролине. Фабрика будет выпускать аккумуляторы емкостью 24 гигаватт в год, что достаточно для зарядки 24 000 электрокаров.

Пока натрий-ионные аккумуляторы только в самом начале развития как продукта по сравнению с литий-ионными, им только предстоит стать массовым продуктом.

Keith Beers, инженер по полимерам и химии в технологической компании Exponent: «Вряд ли натрий-ионные аккумуляторы быстро заменят литий-ионные».

Что нужно знать о новых аккумуляторах.

Существует много видов натрий-ионных аккумуляторов, но те, что будут выпускать на фабрике в Северной Каролине, производятся по той же технологии, что и литий-ионные, просто с другими материалами. Вместо лития, никеля и кобальта используются натрий, железо и марганец.

Alvaro Acosta, старший директор в разработчике солнечных батарей Lightsource bp: схема работы аккумулятора такая: ионы двигаются между электродами в процессе зарядки и разрядки, чтобы генерировать электричество. В натрий-ионных аккумуляторах ионы натрия несут заряд, а отрицательные электроды сделаны из различных материалов, как например железо, углерод и азот. Аккумуляторы от Natron Energy используют железо и марганец в качестве отрицательных электродов.

Самое большое ограничение натрий-ионных аккумуляторов- это их вес. Натрий в три раза тяжелее лития и не сможет хранить столько же энергии как литий. В результате, натрий-ионные аккумуляторы будут тяжелее.

Jens Peters, профессор экономики в Университет Alcalá в Мадриде: плотность энергии может быть со временем улучшена в натрий-ионных аккумуляторах. «На данный момент, все же, они резко не изменят ситуацию на рынке».

Натрий-ионные аккумуляторы позиционируются как более безопасные для окружающей среды по сравнению с литий-ионными. Запасов натрия, железа и марганца в природе предостаточно. Их добыча обходится с меньшими энергетическими затратами и стоит дешевле чем литий.

Yang-Kook Sun, профессор инженерных наук в Университете Hanyang в Сеуле: «Все знают, что литий-ионные аккумуляторы – движок в мобильных телефонах, транспорте. Претензия к литий-ионным аккумуляторам в том, что для их производства используют такие дорогие материалы как литий, никель и кобальт».

Влияние на окружающую среду и человека при добыче сырья – также тема дискуссий. В конце срока использования аккумуляторы могут выделять токсины в окружающую среду, если их неправильно утилизировать.Wendell Brooks, со-руководитель Natron Energy: натрий-ионные аккумуляторы служат чуть дольше литий-ионных, поэтому они выдержат больше циклов зарядки.

«Наш продукт можно заряжать миллионы раз, а литий-ионные аккумуляторы- три-четыре тысячи раз. К тому же последние быстрее изнашиваются».

Wendell Brooks: не все натрий-ионные аккумуляторы производятся одним и тем же способом и имеют одинаковую производительность. Если в натрий-ионных аккумуляторах использовать тяжелые металлы, как в литий-ионных, то воздействие на среду будет такое же неблагоприятное.

Эксперты считают, что натрий-ионные аккумуляторы мало где используют, так как литий-ионные стали уже повседневностью. Их используют в смартфонах, зарядках и накопителях для солнечной энергии.

Ключевое преимущество литий-ионных аккумуляторов- их маленький размер и высокая плотность энергии. Они подходят для камеры. Аккумулятор побольше в электрокаре позволит проехать несколько сотен миль.

Натрий-ионные аккумуляторы не лучшим образом подходят для смартфонов и электрокаров, когда необходимо хранение большого количества энергии.

Одно из главных преимуществ натрий-ионных аккумуляторов – их низкая стоимость. В тех ситуациях, когда размер аккумулятора не важен и не нужно много энергии, они подходят, например, для накопителей энергии. Keith Beers: «когда строят что-то для поддержки электросети или накопления энергии, то высокая плотность не нужна».

Ссылка на статью:

https://www.washingtonpost.com/climate-solutions/2024/11/03/sodium-ion-batteries-sustainable-alternative/