Развитие мировых технологий требует надежных источников энергии. Производство литий-ионных аккумуляторов хотя и набирает популярность, но уже сталкивается с проблемами. Растущий спрос на электромобили и использование накопителей энергии в других отраслях может привести к истощению запасов лития через 60–70 лет, если свинцово-кислотные будут постепенно вытесняться.
Ученые обращают внимание на натрий-ионные батареи как альтернативу, отмечая их экологичность: применение в производстве доступных и менее токсичных материалов, а также более низкую стоимость натрия по сравнению с литием. Выпуск таких аккумуляторов можно осуществлять на существующих производственных мощностях для литиий-ионных батарей, что также позволит избежать лишних расходов.
Многие организации, включая те, у которых уже есть производственные мощности, изучают возможность использования натрия. Китай в этой области лидирует в инвестициях, благодаря возможности адаптации существующих процессов для производства натрия.
Главное преимущество натрия — его доступность
На данный момент ученые занимаются практическими аспектами создания натрий-ионных батарей в лабораторных условиях. Этот этап считается подготовительным, на нем используется оборудование старых линий по производству лития: ежемесячно производится от 100 до 500 единиц. Натрий более чувствителен к влажности, чем литий, что подчеркивает необходимость повышения эффективности производства с учетом этого фактора.
Если вспомнить историю, то первые исследования по применению натрия в аккумуляторных батареях совпали с развитием литий-ионных аккумуляторов в середине 1970-х годов. Однако появление коммерческих образцов компании Sony в начале 1990-х годов привело к приостановке работ над натриевыми. Технология создания натрий-ионных аккумуляторов находится на экспериментальной стадии, и полная функциональность ожидается не ранее чем через два года. В отличие от Китая, где прогресс в этой области уже начался, другие страны нуждаются в тщательном тестировании и оценке потенциала данной технологии. Высокая плотность энергии лития оставалась одной из причин, по которой натрий не получал широкого распространения.
С развитием технологий разрыв между объемами лития и натрия в батареях уменьшается, что снижает зависимость от объема металла. Преимущества натрия включают в себя более высокую производительность при низких температурах и экономичное производство без использования дорогих металлов, таких как кобальт, медь и никель. Натрий-ионные аккумуляторы обещают многое, но лишь некоторые компании переходят ко второму поколению продуктов в рамках тестирования технологии.
Направление натрий-ионных батарей активно развивается по всему миру
Многие государства активно развивают производство натрий-ионных аккумуляторов, а научные учреждения и бизнес уделяют особое внимание исследованиям в этой области, стремясь выявить потенциальные сферы применения натриевых батарей и убедить рынок в их эффективности. Особое внимание уделяется реакции скептиков на новые продукты.
На данный момент КНР лидирует по инвестициям в перспективные литиевые и натриевые технологии. К примеру, на последней специализированной выставке в Китае присутствовало несколько сотен участников, представивших различные решения и продукты, а также испытательное оборудование, производственные линии и пр. для использования практически на любой производственной площадке. Применение нового оборудования для создания продуктов на основе лития может дополнительно оптимизировать экономику производства.
В России же технология производства натрий-ионных аккумуляторов все еще на стадии испытаний. Процесс включает в себя тестирование, оценку достоинств и недостатков, определение технических возможностей и разработку необходимой инфраструктуры. Ожидается, что примерно через два года начнутся реальные проекты.
Есть ли шанс, что натрий заменит свинец?
Постоянный дискурс в профессиональном сообществе относительно возможности замены свинца натрием не утихает. Изначально ожидалось снижение использования свинца за счет развития металлогидридных батарей, однако их применение было ограниченным. В настоящее время литий рассматривается как потенциальная замена свинца в различных областях применения, особенно в автомобильной отрасли, несмотря на его редкость и высокую стоимость.
При сравнении плотности энергии натрий-ионные батареи значительно опережают свинцово-кислотные и немного уступают литий-ионным. Свинцово-кислотные...