Изначально заметка была про натриевые аккумуляторы. Но давайте немного пройдемся по основным материалам для электромобиля. Начнём с аккумуляторов.
Вот что, например, есть на том же Алике:
- BTRHAKADI HKD-3V 1500 (Sodium-ion/Na-ion)
- Типоразмер: 18650
- Номинальная емкость: 1500 мАч
Характеристики явно не супер-пупер. Однако у натриевых аккумуляторов есть и преимущества — это общие черты для всей технологии, а не только этих конкретных банок, которые я пока не покупал.
Плюсы натрия:
- Безопасность:
Na-ion более устойчивы к глубокому разряду, но доводить их до 0В всё
равно плохая идея. Для лития же глубокий разряд — это одно из слабых
мест. - Экология: Натриевые батареи считаются более экологичными (натрия много в природе), но специальная переработка им всё равно требуется.
- Рабочие температуры: Отличные!
Разряд: от −40 °C до +60 °C;
Заряд: от -20 °C до 45 °C.
Главный минус — невысокая плотность энергии. Она примерно в 1,5 - 2 раза меньше, чем у лучших литиевых аккумуляторов.
Например, для литиевых банок 18650 часто заявляют 2700-3500 мАч, что больше, чем у натриевых. При этом напряжение у литиевого элемента выше (3.6-3.7V против ~3.2V у натрия), поэтому честнее сравнивать в ватт-часах (Вт*ч) — разница будет ещё заметнее.
Если говорить о транспорте, то есть и другая альтернатива — литий-титанатные (LTO) аккумуляторы. Это очень надёжные и стабильные батареи с супербыстрой зарядкой (до 90% ёмкости за несколько минут), но плотность энергии у них примерно такая же, как у современных натриевых, а цена высока.
В этом контексте мы заспорили о дефиците металлов для электромобилей. Я сначала утверждал, что лития на Земле мало. Сели посчитали: вышло
примерно 8 кг лития на усреднённый электромобиль.
Машин в мире много, ~1,7 миллиарда. Чтобы перевести все на электричество, примерно нужно 13-14 миллионов тонн лития. И это только на машины! Не стоит забывать про портативную электронику, накопители для энергосетей и т.д. Потребление лития только растёт.
Для сравнения: мировая добыча лития на 2023 год — около 184 тыс. тонн, а разведанные ресурсы оцениваются в 105 млн тонн.
Часто говорят и о других металлах, например, о кобальте. Но тут на помощь
приходит самый перспективный для транспорта тип аккумулятора — литий-железо-фосфатный (LFP/LFP). Он не содержит кобальта, сравнительно дёшев и имеет неплохую плотность энергии (90 —160 Вт*ч/кг).
Учитывая, что переход растянется на десятилетия, а добыча лития наращивается, то, вопреки моему изначальному мнению, острого дефицита лития электромобилям, скорее всего, удастся избежать.
А переход на натрий связан в первую очередь с его лучшими
эксплуатационными характеристиками (безопасность, температура, стоимость сырья).
Что же до другого металла — меди, то здесь тоже не всё печально. В ближайшее время медь никуда не денется из-за своей электропроводности и простоты монтажа. Но в перспективе её можно заменить.
Например, в двигателях. Наиболее перспективный материал-заменитель — провод на основе углеродных нанотрубок. Пока что такой провод и дороже, и по характеристикам уступает меди, но у него есть потенциал: он легче и гибче, что важно для производства двигателей.
Ещё один возможный кандидат на дефицит — неодим для мощных постоянных магнитов в двигателях. Но это не краеугольный камень — можно делать и двигатели без постоянных магнитов (например, асинхронные). А текущие сбои в поставках неодима часто связаны с тем,
что основной поставщик — Китай, и причины тут скорее политические.
Вывод: Острого дефицита материалов в среднесрочной перспективе, вероятно, удастся избежать.
На примере лития и натрия хорошо видна общая картина: "натриевая" технология успешно развивается. Натрий — доступное и дешёвое сырьё, то есть не будет прямой конкуренции за литий. Где важна дешевизна и не так важна плотность (например, стационарные накопители, недорогие городские авто), будет использоваться натрий. А где критична плотность на единицу объёма или веса (премиальные электромобили, носимые электроника), пока будет доминировать литий.
текст сгенерирован на основе авторской публикации deepseek.com