Ще успеят ли натриево-йонните батерии да изместят литиевите

Батериите са изключително важни в нашето всекидневие, а когато някой успее да разработи по-добра батерия моментално ще се превърне в сензация. Има няколко претендента, които се точат да отнемат короната на литиево-йонната батерия, като натриево-йонната изглежда с доста сериозни шансове.

Какво е натриево-йонна батерия

Натриево-йонните батерии използват натриеви йони, вместо литиеви, за да съхраняват и освобождават енергия. Реалното приложение на натриево-йонните батерии започва да се напипва през 1990-е години на миналия век, като възможни заместители на литиевите батерии.

Как работи натриево-йонната батерия

Натриево-йонните батерии, известни като Na-ion батерии, използват химична реакция, за да съхраняват и освобождават електрическа енергия. Като всички батерии и те има два електрода (положителен и отрицателен), разделени от електролит, вещество, което позволява движение на йоните между електродите.

Натриево-йонните батерии работят подобно на литиевите, но използват натриеви йони вместо литиеви. Изборът на материал за електродите и електролитите оказва влияние върху производителността и продължителността на живота на батерията и поради тази причина постоянно се правят проучвания за различни комбинации от вещества, за да се намерят най-добрите възможности по отношение на разходи, производителност и безопасност. Като цяло катодът (отрицателният електрод) и електролитът съдържат натрий.

В какво се крият предимствата на натриево-йонната батерия

В момента литиево-йонната технология е господстваща в сферата на батериите, като все още се правят много проучвания за подобряването й. Въпреки това натриевите батерии имат няколко предимства.

• Натрият е много по-широко разпространен елемент от лития, което го прави по-лесен и евтин за добиване. Това може да направи батериите от натрий не толкова скъпи за производство като литиевите и много по-екологични.
• Натриево-йонните батерии имат потенциала да предложат енергийна плътност, която е близка до тази на литиевите. Това би ги направило подходящи за същите приложения, въпреки че това все още не е факт.
• Натриево-йонните батерии се смятат за по-безопасни от литиевите, тъй като са по-малко склонни към прегряване и възпламеняване.

Недостатъци на натриево-йонните батерии

Няма такова нещо като перфектна технология по отношение на батериите и разбира се това се отнася и до натриевите.

• Натриево-йонните батерии имат по-нисък волтаж (2.5V) в сравнение с литиевите (3.7V), което означава, че те не са подходящи в случаите когато има нужда от висока мощност и предоставяне на голямо количество енергия за кратко време.
• Те имат по-бавна скорост на зареждане/разреждане, което ги прави неподходящи когато има нужда бързо да се достави мощност (например при електрическите автомобили).
• Натриево-йонните батерии все още имат ограничен брой цикли на зареждане преди да започне да им спада производителността, а някои от съвременните литиеви батерии, като например LiFeP04, могат да предложат над 10 000 цикъла.

Настоящият и бъдещ потенциал на  натриево-йонните батерии

Изследователи и компании по цял свят се опитват да подобрят производителността и търговското приложение на натриево-йонните батерии. Сред основните насоки са опити да се подобри енергийната им плътност и волтаж, както и увеличаването на продължителността на живота им и скоростта на  зареждане/разреждане.

През 2022 г. учени от Министерство на енергетиката на САЩ направиха голям пробив в технологията, като успяха да подобрят издръжливостта на натриево-йонните батерии. Чрез промяна в химичния състав батерия-прототип постига 300 цикъла, като запазва 90% от капацитета си.

Дори и без подобни открития масовото производство на такива батерии вече започва. Отново през 2022 г. компания с името HiNa, заедно с държавната китайска фирма China Three Gorges Corporation започнаха серийно производство на натриево-йонни батерии. Първото поколение батерии на HiNa са с енергийна плътност от 125 ватчаса на килограм, което е на половина от тази на литиевите, но те са способни на около 4500 цикъла на зареждане – доста повече от обикновена литиево-йонна батерия.