Конкуренція між натрієвими та літієвими батареями

За цим послідував прес-реліз китайської влади, в якому говорилося, що проект бази зберігання енергії в Аньхой, Китай, на даний момент є найбільшим проектом натрієвих батарей в Китаї.

У той же час, китайський науково-дослідний інститут також опублікував повідомлення з проханням надати коментарі щодо галузевого стандарту для іонно-натрієвих акумуляторів і продовжив сприяти підготовці суміжних стандартів.

Всілякі хороші новини для стимулювання подальшого розвитку іонно-натрієвих акумуляторів.

Натрієві батареї починають привертати увагу

Насправді, натрієві батареї не є чимось новим, вони були запропоновані одночасно з літій-іонними батареями в 1970-х роках, обидві вони працюють за тим же принципом, за винятком того, що одна з них є натрієвою, а інша - літій-іонною. Однак літій-іонні акумулятори, завдяки своїм чудовим характеристикам, полюбилися багатьом компаніям, і Промисловість літієвих батарей інтенсивно розвивається вже 50 років, тоді як натрій-іонні акумулятори зупинилися на шляху від досліджень до промислового виробництва.

Зараз натрієві акумулятори раптово привертають увагу, насправді, головним чином через свого старого конкурента літій-іонного акумулятора. У контексті вуглецево-нейтральних літій-іонних акумуляторів, ключової сировини карбонату літію, що знаходиться в дефіциті, ціни в березні-серпні цього року після високого зростання, у вересні знову набрали обертів, кумулятивне зростання цін цього року склало більше 80%. Постійне зростання цін на сировину для виробників акумуляторів, автомобільних компаній спричинило величезний тиск на витрати, з цієї причини відповідні підприємства через високу ціну на карбонат літію відчувають занепокоєння і тривогу.

Натрієва батарея, на теоретичному рівні в порівнянні з літій-іонною батареєю, загальна матеріальна вартість на 30%-40% нижча, а з точки зору запасів, земні ресурси натрію в 400 разів більше, ніж літію, а глобальний розподіл рівномірний, що дозволяє людям бачити світло заміни.

Однак, насправді, чи то з технічної точки зору, чи то з точки зору висхідного та низхідного промислового ланцюга, іонно-натрієві акумулятори знаходяться на стадії передвиробничого етапу масового виробництва.

У "The катодні матеріалинатрій-іонні акумулятори, найважливіший матеріал для виробництва натрій-іонних батарей, розробляються паралельно трьома технологічними методами, включаючи метод шаруватого оксиду металу, який використовує Zhongke Haina, метод берлінської лазурі, який використовує CATL, і метод поліаніонів.

Серед них маршрут Zhongke Haina є технічно зрілим і наразі знаходиться у виробництві. CATL, одна з топ-10 світових компаній за встановленою ємністю акумуляторів, взяла на озброєння маршрут Prussian Blue і випустила перше покоління натрієвих акумуляторів у липні минулого року, але поки що вони не запущені у виробництво. Що стосується поліаніонного шляху, то в Китаї ще немає компаній, і китайські виробники ще не випустили батареї, що використовують цей шлях, тому процес індустріалізації набагато менший, ніж у перших двох. Це означає, що іонно-натрієві акумулятори все ще перебувають на ранніх стадіях досліджень і розробок, і поки що незрозуміло, який технологічний шлях зрештою переможе, доки не буде досягнуто постійної технічної зрілості.

Крім того, іонно-натрієві батареї ще не сформували попередній промисловий ланцюжок, що збільшить собівартість виробництва іонно-натрієвих батарей.

У нинішньому галузевому ланцюзі відсутня підтримка, відсутність ефекту масштабу, за оцінками, фактична собівартість виробництва іонів натрію більше 1 юаня / Вт-год, насправді набагато вища, ніж у нинішньому галузевому ланцюзі зрілого, масштабного виробництва літій-іонних акумуляторів. Промисловість найбільше стурбована низькою вартістю іонно-натрієвих акумуляторів, але лише теоретичною вартістю ідеальної ситуації.

У той же час, оскільки натрій-іонний акумулятор привертає увагу в основному через поточний сплеск цін на сировину для літієвих батарей, то в майбутньому, коли постачання літієвої сировини полегшиться, просування натрієвих батарей на місцях, чи зможе воно просунутися, як очікувалося, також існує невизначеність.

Натрій навряд чи повністю замінить літій

Теоретично натрій має низьку вартість і великі запаси, і хоча він все ще перебуває напередодні масового виробництва, з часом він, ймовірно, досягне свого віку. Тож чи на той час натрій повністю витіснить літій?

Відповідь - ні.

У найбільш важливому для акумуляторів показнику - щільності енергії - сучасні натрієві акумулятори мають очевидні недоліки.

У липні минулого року компанія CATL випустила перше покоління іонно-натрієвих акумуляторів, синхронізоване з випуском літій-натрієвих гібридних акумуляторів - двох батарей, що використовують одну і ту ж акумуляторну систему для управління.

В даний час, як акумуляторна батарея, щільність енергії літій-залізо-фосфатної батареї становить від 120 Вт-год/кг до 200 Вт-год/кг, потрійної літієвої батареї - від 200 Вт-год/кг до 350 Вт-год/кг, в той час як щільність енергії натрієвої батареї - від 100 Вт-год/кг до 0 Вт-год/кг, і цей розрив дуже очевидний.

Тож з подальшим розвитком технології натрієвих батарей розрив може скоротитися? Це також неможливо і визначається вродженими характеристиками іона натрію, без будь-якої можливості зміни. Іон літію та іон натрію мають різні елементарні характеристики, що визначає верхню межу щільності енергії натрій-іонних батарей, яка завжди буде нижчою, ніж верхня межа щільності енергії літій-іонних батарей.

Притаманний розрив у щільності енергії означає, що при використанні в якості акумуляторної батареї в нових енергетичних транспортних засобах однакова вага іонно-натрієвих батарей може забезпечити запас ходу, завжди набагато менший, ніж та ж вага літій-іонних батарей, що визначає, що натрій не може замінити літій в області силових батарей.

Іонно-натрієві та літієві акумулятори є більш взаємодоповнюючими

З точки зору безпеки натрієві батареї кращі за літій-іонні, що пояснюється вищим внутрішнім опором натрієвих батарей, ніж у літієвих, тому їх перехідне тепловиділення в разі короткого замикання менше, підвищення температури нижче, температура теплового вибігу вище, ніж у літієвих батарей, при більш високій безпеці.

У той же час, літієві батареї будуть осаджувати іони літію при зарядці при низьких температурах, тоді як натрієві батареї не осаджуються, тому іонно-натрієві батареї мають ширший діапазон робочих температур. Натрієві акумулятори можуть нормально працювати в діапазоні температур від -40℃ до 80℃, а швидкість утримання ємності становить майже 90% при -20℃, тому характеристики при високих і низьких температурах кращі, ніж у літій-іонного акумулятора.

Високий рівень безпеки та ширший діапазон робочих температур, а також низька вартість, насправді більше підходять для зберігання енергії. Батареї для зберігання енергії не вимагають високої щільності енергії, як силові батареї, і приділяють більше уваги безпеці та економічності, а також краще адаптуються до кліматичних умов різних широт, які вимагають ширшого діапазону робочих температур.

Таким чином, в майбутньому, з розвитком технології натрій-іонних акумуляторів, в індустрії акумуляторних батарей неминуче, що ситуація з натрій-іонними акумуляторами і літій-іонними акумуляторами в кінцевому підсумку буде представляти загальний розвиток.