Σήμερα, οι περισσότερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κατασκευάζονται από ιόντα λιθίου, όμως οι εναλλακτικές λύσεις ιόντων νατρίου θα μπορούσαν να κάνουν την τεχνολογία των μπαταριών πολύ φθηνότερη και να προσφέρουν άλλα πλεονεκτήματα (New Scientist)
Στις 5 Φεβρουαρίου, ένα μαύρο σεντάν κινούνταν με με 95 χιλιόμετρα την ώρα σε μια παγωμένη πίστα στη βόρεια Κίνα, όταν το ελαστικό του έσκασε, απελευθερώνοντας ένα σύννεφο λευκού αέρα στους -32°C.
Το αυτοκίνητο κύλησε μέχρι να σταματήσει χωρίς να περιστραφεί πάνω στο χιόνι. Αυτό είχε σκοπό να αποδείξει ότι ακόμη και οι πιο σκληρές συνθήκες δεν αποτελούν εμπόδιο για τη νέα σειρά ηλεκτρικών οχημάτων της αυτοκινητοβιομηχανίας Changan, η οποία περιλαμβάνει το πρώτο ηλεκτρικό όχημα (EV) μαζικής παραγωγής με μπαταρία ιόντων νατρίου.
Το μοντέλο Nevo AO6 της Changan αναμένεται να κυκλοφορήσει στην αγορά αργότερα φέτος με μια νέα, ισχυρότερη γενιά μπαταριών ιόντων νατρίου που κατασκευάζονται από τον κολοσσό αποθήκευσης ενέργειας CATL.
Ενώ οι περισσότερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κατασκευάζονται από λίθιο, ένα κρίσιμο ορυκτό, αυτός ο τύπος μπαταρίας κατασκευάζεται από αλάτι, ένα πολύ πιο άφθονο - και επομένως φθηνότερο - υλικό.
Εάν οι μπαταρίες ιόντων νατρίου μπορούν να αποδώσουν σχεδόν το ίδιο καλά σε χαμηλότερη τιμή, θα μπορούσαν να αμφισβητήσουν την κυριαρχία του λιθίου.
Και αυτό θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για άλλους τύπους μπαταριών, ώστε κάποια στιγμή κάθε είδος συσκευής να μπορεί να έχει τη δική του προτιμώμενη χημεία μπαταρίας.
«Αυτό είναι μόνο η αρχή της επανάστασης των μπαταριών, στην οποία θα δούμε μια πληθώρα νέων μπαταριών να εισέρχονται στην αγορά και να στοχεύουν σε ειδικές κατηγορίες», λέει η Maria Crespo-Ribadeneyra από το Queen Mary University of London.
«Το νάτριο είναι ο πρωτοπόρος που μπορεί να αποδείξει ότι είναι δυνατός ένας κόσμος πέρα από το λίθιο» συμπλήρωσε η ίδια.
Ενώ ένας πρόδρομος της μπαταρίας ιόντων νατρίου δημιουργήθηκε από την εταιρεία Ford το 1966, οι εταιρείες άρχισαν να αναπτύσσουν σοβαρά την τεχνολογία μόλις τα τελευταία 15 χρόνια, καθώς ο εξηλεκτρισμός του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας και των αυτοκινήτων αύξησε τη ζήτηση για μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο, αλλά το νάτριο αντί για το λίθιο διαλύεται στον ηλεκτρολύτη και τα ηλεκτρόδια αποτελούνται από διαφορετικές ενώσεις.
Όμως, επειδή το νάτριο είναι τρεις φορές βαρύτερο από το λίθιο, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου με την ίδια χωρητικότητα αποθήκευσης ζυγίζουν περισσότερο.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι δυνατότητές τους θεωρούνταν περιορισμένες στην αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο, όπου ο επιπλέον όγκος δεν έχει σημασία σε μια μεγάλη εγκατάσταση, ή σε μικρά ηλεκτρικά οχήματα με περιορισμένη αυτονομία.
Ένας μικρός αριθμός μονάδων αποθήκευσης στο δίκτυο με μπαταρίες ιόντων νατρίου έχει κατασκευαστεί στην Κίνα, τη Γερμανία και τις ΗΠΑ.
Η General Motors, η μεγαλύτερη αμερικανική αυτοκινητοβιομηχανία, συνεργάστηκε πρόσφατα με τη startup Peak Energy για την κατασκευή περισσότερων.
Η Peak Energy πουλά επίσης μπαταρίες ιόντων νατρίου σε data centers, τα οποία μπορούν να τις χρησιμοποιούν για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας τις ώρες της ημέρας που είναι φθηνή.
Η startup έχει επίσης ξεκινήσει την εγκατάσταση οικιακών μπαταριών ιόντων νατρίου στο Ηνωμένο Βασίλειο
Τώρα, οι προδιαγραφές των μπαταριών ιόντων νατρίου έχουν βελτιωθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε η τεχνολογία θα μπορούσε να εισέλθει στη γενική αγορά ηλεκτρικών οχημάτων.
Πρόσφατη μελέτη του Moritz Schütte στο Aachen University στη Γερμανία και των συνεργατών του διαπίστωσε ότι μια μπαταρία ιόντων νατρίου της κατασκευάστριας Hina ανταγωνίζεται τις μπαταρίες ιόντων λιθίου της Tesla στις περισσότερες παραμέτρους, αν και εξακολουθεί να είναι κατά ένα τρίτο βαρύτερη.
Ωστόσο, η CATL υποστηρίζει ότι η μπαταρία ιόντων νατρίου της έχει ενεργειακή πυκνότητα 175 watt-ώρες ανά κιλό, η οποία μπορεί να ανταγωνιστεί τις μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου-λιθίου στα οικονομικά μοντέλα της Tesla και άλλων εταιρειών.
Και ενώ οι μπαταρίες ιόντων νατρίου δεν έχουν ακόμη ξεπεράσει πλήρως τις μπαταρίες λιθίου σε κόστος, αυτό θα μπορούσε να αλλάξει καθώς επεκτείνεται η παραγωγή τους, σύμφωνα με τον Schütte.
«Η αύξηση της παραγωγής των μπαταριών ιόντων νατρίου είναι ταχεία», λέει.
«Αυτό σημαίνει ότι το κόστος παραγωγής μειώνεται όλο και περισσότερο. Τα υλικά γίνονται πιο προηγμένα σε κάθε γενιά. Δεν γνωρίζουμε πού θα καταλήξει, σε ποια ενεργειακή πυκνότητα».
Το μοντέλο Nevo AO6 της Changan
Το νάτριο έχει επίσης άλλα πλεονεκτήματα
Η επεξεργασία του λιθίου απαιτεί μεγάλη κατανάλωση ενέργειας και συχνά έχει μεγάλο αποτύπωμα άνθρακα.
Η Κίνα ελέγχει το μεγαλύτερο μέρος αυτής της βιομηχανίας και οι προμήθειες θα μπορούσαν να διαταραχθούν σε μια γεωπολιτική σύγκρουση, όπως μια σύγκρουση γύρω από την Ταϊβάν.
Επιπλέον, σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν, τα ιόντα λιθίου κινούνται πιο αργά μέσω του ηλεκτρολύτη, γι’ αυτό και τα τηλέφωνα χάνουν φόρτιση στο κρύο.
Στη ζέστη, ο ηλεκτρολύτης λιθίου μπορεί να πάρει φωτιά ή να εκραγεί.
Αντίθετα, τα ιόντα νατρίου παράγουν λιγότερη θερμότητα στις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, μειώνοντας τον κίνδυνο πυρκαγιάς, επομένως μπορούν να δαπανηθούν λιγότερα χρήματα για ψύξη.
Επίσης, σχηματίζουν ασθενέστερους δεσμούς με τον ηλεκτρολύτη, οπότε δεν επιβραδύνονται τόσο πολύ στο κρύο.
Κατά την παρουσίαση στη παγωμένη βόρεια Κίνα, η CATL δήλωσε ότι η μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος ιόντων νατρίου διατηρεί το 90% της χωρητικότητάς της στους -40°C.
Όταν η μπαταρία κόπηκε στη μέση με πριόνι, δεν πήρε φωτιά και συνέχισε ακόμη να τροφοδοτεί έναν λαμπτήρα.
Ο Elliot Richards, μπλόγκερ για ηλεκτρικά οχήματα με έδρα τη Σαγκάη, ο οποίος παρακολούθησε την παρουσίαση, αποκαλεί την μπαταρία ιόντων νατρίου «δολοφόνο του λιθίου».
Ενώ τα αυτοκίνητα υψηλών προδιαγραφών πιθανότατα θα συνεχίσουν να χρησιμοποιούν λίθιο, το νάτριο θα μπορούσε να κυριαρχήσει στα οικονομικά EVs, στα μοντέλα για θερμά και ψυχρά κλίματα, στα φορτηγά μεταφοράς φορτίων και στην αποθήκευση ενέργειας στο δίκτυο και στα σπίτια, λέει.
«Όλοι πιθανότατα υποτιμούμε το πόσο πολύ αυτό θα επηρεάσει την καθημερινή ζωή όλων», λέει.
«Θα είναι πολύ φθηνότερο να έχεις ένα EV από ένα αυτοκίνητο εσωτερικής καύσης· θα είναι πολύ φθηνότερο να εγκαταστήσεις μπαταρίες στο σπίτι σου· θα είναι πολύ φθηνότερο για τον πάροχο ενέργειας να παρέχει ενέργεια στο σπίτι σου» κατέληξε ο ίδιος.
www.worldenergynews.gr
