В сообществе автопроизводителей настойчиво возникает вопрос — есть ли альтернатива литий-ионным батареям для стационарного хранения энергии? Для поисков ответа предлагаем взглянуть на натриево-ионные батареи. Это технология, которую многие инженеры ожидают в долгосрочной перспективе для использования в электромобилях. Сейчас такая батарея уже применяется в сфере стационарного хранения энергии.
Издание BNEF публикует подробный анализ этих альтернативных технологий с 2013 года. За последнее время мы видели, как перспективные компании и технологии приходят и уходят. Тем не менее, очевиден был стремительный рост популярности литий-ионных батарей для рынка стационарного энергохранения. За последние шесть лет на литиевые технологии приходилось более трех четвертей установок за год.
Доминирование и дефицит
Очевидно, что три фактора определили доминирование лития на рынке накопителей. Это низкая стоимость, широкая доступность и гибкая производительность. Другие технологии, которые пытались конкурировать, с трудом могли соответствовать всем параметрам. Сегодня поиск альтернатив в мире электромобилей интенсивен и обусловлен некоторыми из тех же мотиваций. Производителям и потребителям нужна более низкая стоимость, более безопасное и доступное сырье. Но в мире электромобилей добиться результата сложнее, потому что необходимым условием выступает лёгкость и компактность. Таким образом, успех на рынке систем хранения энергии высвободит больше лития для использования в электромобилях.
Летом в мире аккумуляторов вспыхнуло волнение, когда натрий-ионные системы были заявлены как новый потенциальный соперник литий-ионным. Подобно литий-ионным, они состоят из двух электродов и электролита. Только разница заключается в замене лития более доступным в природе натрием. Это также открывает возможность использования других более дешевых материалов в катоде вместо таких металлов, как кобальт, никель и другие.
Роль новых технологий
Если следить за разработками, то это не особенно новая технология. Например, компания Aquion, которая прекратила свою деятельность в 2017 году, разрабатывала аккумуляторы на основе натрия с 2014 года. Британский стартап Faradion передал лицензию на свою натриево-ионную технологию британскому производителю AMTE Power. Также CATL, крупнейший в мире производитель литий-ионных аккумуляторов, поддерживает натриево-ионные технологии. Компания рассчитывает начать коммерческое производство с 2023 года. Причём, по ценам ниже, чем литий-ионные. Это во многом способствует возобновлению интереса к развитию энергоёмких технологий.
Используя те же производственные процессы, что и в литий-ионной промышленности, натрий-ионные технологии извлекут выгоду из достижений в производстве за последнее десятилетие. Речь идёт об использовании аналогичных материалов и компонентов: электролиты, сепараторы или алюминиевые токосъемники. И тогда это означает, что новая технология существенно выиграет от налаженных цепочек за счет масштабирования. В сочетании с более низкой стоимостью материалов, таких как натрий, ясно, почему эти батареи могут быть дешевле литий-ионных.
Однако, есть серьезный недостаток. Жизненный цикл натрий-ионной батареи пока не соответствует сроку службы литий-ионной. Сегодня у CATL есть система хранения на основе лития, которая, может выполнять 12000 циклов. И это позволяет системе хранения соответствовать примерно 20-25-летнему сроку службы солнечного проекта. Для сравнения: лучшая заявленная производительность натрий-ионной системы от китайского стартапа HiNa Battery составляет всего 4500 циклов. Это позволяет предположить, что такая технология вряд ли серьезно потеснит большие литий-ионные системы. Но натрий-ионные системы будут играть ключевую роль в менее требовательных приложениях, таких как резервное питание, и в телекоммуникационной отрасли.
В заключение можно сказать, что в то время, когда цены на литий растут и надвигается дефицит предложения, следует приветствовать любые исследования. Особенно те, что могут облегчить важные ограничения по сырью и высвободить больше литий-ионных мощностей для рынка электромобилей для обеспечения декарбонизации.