Η CATL αναμένει να εμπορευματοποιήσει μπαταρίες ιόντων νατρίου για ηλεκτρικά οχήματα το 2026 με αυτονομία 310 μιλίων - Οι εταιρείες που σημειώνουν πρόοδο με τις SIB
Υπάρχουν αρκετές διαφορετικές κάθοδοι μπαταριών ιόντων νατρίου, όπως ακριβώς υπάρχουν πολλές χημικές ενώσεις καθόδων μπαταριών ιόντων λιθίου.
Τα ερωτήματα σχετικά με το τι συμβαίνει με τις μπαταρίες ιόντων νατρίου σήμερα είναι πολλά.
Για παράδειγμα, για τους περισσότερους ανθρώπους, η είδηση ότι η CATL αναμένει να εμπορευματοποιήσει μπαταρίες ιόντων νατρίου για ηλεκτρικά οχήματα το 2026 με αυτονομία 310 μιλίων αποτελεί μεγάλη έκπληξη.
Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου χρησιμοποιούν μια ένωση νατρίου και τη δική της επιλογή διαλύτη.
Επιτεύγματα μπαταριών
Προηγουμένως, η CATL πέτυχε 160 Wh/kg χρησιμοποιώντας μια πρωσική λευκή και σκληρή άνοδο άνθρακα, φόρτιση 15 λεπτών στο 80% και διατήρηση χωρητικότητας άνω του 90% στους -20°C.
Λόγω του σχεδιασμού, μπορούσε να πετύχει απόδοση ενσωμάτωσης συστήματος σε επίπεδο συσκευασίας 80%.
Χρησιμοποιώντας μια κάθοδο οξειδίου σε στρώσεις και μια άνοδο σκληρού άνθρακα, η Faradion πέτυχε 155 Wh/kg, παρόμοιο εύρος θερμοκρασίας και διάρκεια ζωής 3.000 κύκλων.
Με πολυανιόν και σκληρό άνθρακα, η Tiamat πέτυχε 90–120 Wh/kg και 5.000 κύκλους.
Η Natron χρησιμοποίησε μια πρωσική μπλε κάθοδο και άνοδο για να πετύχει 20–30 Wh/kg και διάρκεια ζωής 25.000 κύκλων από -20°C έως 40°C.
Τα πρώτα στοιχεία HiNa χρησιμοποιούσαν σκληρό άνθρακα για να δημιουργήσουν στοιχεία στα 111 Wh/kg και 248 Wh/l.
Μεταξύ των μπαταριών λιθίου, μόνο το τιτανικό λίθιο (LTO) κάνει επίσης 10.000 κύκλους και άνω.
Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου (SIB) είναι πιο ανεκτικές στην τάση και επιτρέπουν την πλήρη εκφόρτιση σε μηδέν βολτ. Ορισμένες από τις SIB λειτουργούν χωρίς σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS).
Σε δοκιμές ασφαλείας, τα ιόντα νατρίου είναι σε θέση να αντέξουν θερμοκρασίες αρκετών εκατοντάδων βαθμών Κελσίου πριν από την καύση.
Μέχρι τη δεκαετία του 2020, υπήρχαν πολλές εταιρείες μπαταριών ιόντων νατρίου, συμπεριλαμβανομένων των Faradion, Natron, Northvolt, HiNa, Tiamat, Farasis και Alsym, ενώ οι CATL και BYD πρόσθεσαν μπαταρίες ιόντων νατρίου στις προσφορές τους.
Λόγοι ξαφνικής εμφάνισης μπαταριών ιόντων νατρίου
Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου ήταν διαθέσιμες ήδη από το 2017.
Οι μπαταρίες πρώτης γενιάς ήταν κατάλληλες για εφαρμογές χαμηλής ενεργειακής πυκνότητας, με 100 έως 140 Wh/kg και έως 290 Wh/l να χρησιμοποιούνται στην αποθήκευση ενέργειας και στα ηλεκτρικά ποδήλατα.
Αυτές οι πρώτες SIB χρησιμοποιούσαν σκληρό άνθρακα για να επιτύχουν καλή επιτυχία, ακόμη και εισήχθησαν σε μικρά αυτοκίνητα.Η HiNa και άλλες σημειώνουν πρόοδο με τις SIB.
Οι δύο μεγαλύτερες εταιρείες μπαταριών στην Κίνα και στον κόσμο (CATL και BYD), έλαβαν επίσης υπόψη τις SIB και ανέπτυξαν τις δικές τους. Εφάρμοσαν μεγάλα ερευνητικά τμήματα στην ανάπτυξη των SIB.
Τα πρώτα πακέτα LFP της Tesla χρησιμοποίησαν κυψέλες μπαταριών Blade με 166 Wh/kg και 365 Wh/l για να επιτύχουν πυκνότητα πακέτων 125 Wh/kg και αναλογία μάζας κυψέλης προς πακέτων 74%.
Με χαμηλότερο κόστος υλικών, σε πλήρη παραγωγή, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα μπορούσαν να πετύχουν απόδοση επιπέδου LFP και χαμηλότερο κόστος.
Η CATL αναμένει ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα καταλάβουν το 50% της αγοράς από τις μπαταρίες LFP τις οποίες επίσης κατασκευάζει.
Η χημεία ιόντων νατρίου τελευταίας γενιάς είχε ήδη τραβήξει την προσοχή για την αποθήκευση ενέργειας και ήταν δελεαστικά κοντά στις απαιτήσεις για τα ηλεκτρικά οχήματα.
Γιατί η CATL επέλεξε το ιόν νατρίου
Μερικοί από τους λόγους για τους οποίους η CATL επέλεξε τη χημεία ιόντων νατρίου είναι η διαθεσιμότητα των υλικών πόρων, το κόστος και η σταθερότητα της προσφοράς.
Τώρα που η παραγωγή μπαταριών έχει φτάσει σε μεγάλο όγκο, οι σταθερές πηγές άφθονων, χαμηλού κόστους υλικών γίνονται πιο σημαντικές.
Τα υλικά ιόντων νατρίου είναι ευρέως διαδεδομένα και λιγότερο επιρρεπή σε αστάθεια τιμών και διακοπή της προσφοράς από υλικά όπως ο γραφίτης, το νικέλιο, το λίθιο και το κοβάλτιο.
Οι τιμές του ανθρακικού λιθίου έχουν αποδειχθεί ασταθείς.
Τι άλλαξε στις SIB δεύτερης γενιάς;
Υπάρχουν μερικές ενδείξεις.
Μία είναι η ανακοίνωση της CATL για αυτοσχηματιζόμενες ανόδους.
Οι αυτοσχηματιζόμενες άνοδοι είναι ένα λεπτό στρώμα νατρίου που εναποτίθεται απευθείας στον αγωγό.
Μια άλλη ένδειξη για τις εξελίξεις της CATL είναι οι ευρεσιτεχνίες.
Μια ευρεσιτεχνία περιγράφει τη χρήση αντιμονίου για τη μείωση της επίδρασης της υγρασίας.
Αυτό επιτρέπει φθηνότερη παραγωγή με βάση το νερό.
Οι μπαταρίες αποτελούνται από κάθοδο, άνοδο και ηλεκτρολύτη.
Μέχρι τώρα, όλες οι μπαταρίες χρησιμοποιούσαν υγρούς ηλεκτρολύτες. Η άνοδος και η κάθοδος είναι στερεές. Προς το παρόν, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου δεν ονομάζονται από τις καθόδους τους.
Υπάρχουν 3 κύριοι τύποι καθόδου (πολυανιόν, στρωματοποιημένο οξείδιο και ανάλογα με το μπλε της Πρωσίας).
Στην πραγματικότητα, οι μπαταρίες θα μπορούσαν να ονομαστούν από κάθοδο, άνοδο και ηλεκτρολύτη.
Συμπέρασμα
Η Naxtra της CATL δείχνει ήδη ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου εξελίσσονται ταχύτερα από το αναμενόμενο.
Με πρόσθετα πλεονεκτήματα κόστους, πιο οικολογικής κατασκευής, ασφάλειας, κύκλου ζωής, εύρους θερμοκρασίας και σταθερότητας εφοδιασμού, η CATL είναι άνετη με την είσοδο σε μαζική παραγωγή ιόντων νατρίου για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα και ευρεία εφαρμογή.
Συνολικά, ένας συνδυασμός εξελίξεων στην απόδοση θέτει τα ιόντα νατρίου σε ανταγωνισμό με την απόδοση LFP σε επίπεδο ικανό να παρέχει στοιχεία για ηλεκτρικά οχήματα, όπως ανακοίνωσε η CATL.
Η CATL αναμένει ότι τα ιόντα νατρίου θα παρέχουν πάνω από 300 μίλια αυτονομίας ηλεκτρικών οχημάτων ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Καθώς οι όγκοι αυξάνονται, το χαμηλότερο κόστος υλικών θα διευρύνει το πλεονέκτημα κόστους ιόντων νατρίου.
Όταν το κόστος των μπαταριών μειώνεται, νέες εφαρμογές εξελίσσονται, όπως τα ωκεάνια ηλεκτρικά πλοία και η αυξημένη αποθήκευση ενέργειας με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, αυξάνοντας περαιτέρω τον όγκο παραγωγής.
Οι δηλώσεις της CATL σχετικά με την ηλεκτρική ναυτιλία δείχνουν ότι αναμένει να χρησιμοποιήσει την ογκομετρική παραγωγή για να μειώσει το κόστος σε επίπεδα που υποστηρίζουν αυτήν την προσπάθεια τα επόμενα 3 χρόνια.
Μέχρι τότε, η απόδοση μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω και ο ενάρετος κύκλος θα συνεχιστεί.
Χρήστος Παπαθεοφάνους
www.worldenergynews.gr
