Репортаж от Wedoany，Натрий-ионные аккумуляторы переходят из лабораторий в серийное производство. Такие компании, как CATL, уже представили натрий-ионные элементы второго поколения, а ряд автопроизводителей оценивает возможность применения этой технологии в будущих моделях. Натрий-ионные аккумуляторы вряд ли полностью заменят литий-ионные, но станут важным компонентом диверсифицированной аккумуляторной системы.
Принцип работы натрий-ионных аккумуляторов схож с литий-ионными: заряд и разряд осуществляются за счёт перемещения заряженных ионов между положительным и отрицательным электродами, разница лишь в том, что в первых вместо ионов лития используются ионы натрия. Натрий — один из самых распространённых элементов в земной коре, он широко распределён, тогда как добыча и переработка лития сосредоточены в ограниченном числе стран. Поэтому натрий-ионные аккумуляторы позволяют снизить риски в цепочке поставок и уменьшить зависимость от критически важных полезных ископаемых.
Стоимость — главное преимущество натрий-ионных аккумуляторов. За последнее десятилетие цены на литий значительно колебались на фоне резкого роста спроса со стороны электромобилей, тогда как натрий дёшев и доступен повсеместно. Кроме того, натрий-ионная электрохимическая система показывает лучшие результаты в холодную погоду по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами, у которых при низких температурах часто замедляется зарядка и снижается запас хода. Что касается безопасности, многие натрий-ионные конструкции демонстрируют хорошую термическую стабильность, снижая риск теплового разгона по сравнению с некоторыми литиевыми химическими системами.
Однако плотность энергии остаётся слабым местом натрий-ионных аккумуляторов. Литий — более лёгкий элемент, чем натрий, что позволяет литий-ионным аккумуляторам хранить больше энергии при том же весе. Современные литий-железо-фосфатные (LFP) аккумуляторы обычно имеют плотность энергии свыше 200 Вт·ч/кг, а никель-богатые литиевые химические системы достигают ещё более высоких значений. Коммерческие натрий-ионные аккумуляторы уже приближаются к 175 Вт·ч/кг, что означает: электромобилям с натрий-ионными элементами потребуются более крупные или тяжёлые батарейные блоки для достижения сопоставимого запаса хода. Для компактных городских автомобилей эта разница незначительна, но для премиальных моделей с большим запасом хода она критична.
Одно из перспективных направлений — гибридные батарейные блоки. Такие производители, как CATL, разрабатывают технические решения, объединяющие литий-ионные и натрий-ионные элементы в одном автомобиле. Литий-ионные элементы обеспечивают высокую плотность энергии для большого запаса хода, а натрий-ионные дополняют их преимуществами в низкотемпературных характеристиках, долговечности и стоимости. Передовая система управления батареей может в реальном времени балансировать мощность двух химических систем в зависимости от температуры, условий вождения и потребностей в зарядке. Такой подход способен уменьшить зимнее снижение запаса хода, одновременно снижая производственные затраты без ущерба для общих характеристик автомобиля.
С точки зрения сфер применения, натрий-ионные аккумуляторы лучше подходят для областей, где стоимость и надёжность важнее максимального запаса хода, включая доступные городские электромобили, развозные грузовики, автобусы, двух- и трёхколёсный транспорт, вилочные погрузчики и стационарные системы хранения энергии. Такой транспорт обычно возвращается в предсказуемые места зарядки и предъявляет относительно низкие требования к сверхвысокой плотности энергии. А премиальные электромобили с большим запасом хода, высокопроизводительные автомобили и электрические самолёты в обозримом будущем по-прежнему будут полагаться на литиевые химические системы с высокой плотностью энергии.
Полная замена литий-ионных аккумуляторов натрий-ионными во всей автомобильной производственной цепочке маловероятна, однако натрий-ионные аккумуляторы представляют собой важный вариант, способный снизить стоимость электротранспорта и повысить устойчивость цепочек поставок. Подобно тому, как современные автомобили используют разные типы двигателей для разных целей, будущий рынок электромобилей, скорее всего, будет одновременно применять несколько аккумуляторных химических систем, каждая из которых оптимизирована под конкретные сценарии использования. Литий-ионные аккумуляторы запустили индустрию электромобилей, а натрий-ионные могут сделать этот переход более экономичным, устойчивым и доступным для более широкого круга пользователей.
