Как натрий может изменить правила игры с аккумуляторами

May 06, 2023

Более дешевые батареи могут появиться на горизонте.

Эта статья взята из The Spark, еженедельного климатического информационного бюллетеня MIT Technology Review. Чтобы получать его на свой почтовый ящик каждую среду, зарегистрируйтесь здесь.

Пристегнитесь, потому что на этой неделе мы говорим о батарейках.

За последние пару месяцев я заметил много объявлений о новом типе аккумуляторов, который может сильно встряхнуть ситуацию, если все обещания, которые я слышу, окажутся правдой.

Новый претендент? Натрий-ионные аккумуляторы, в которых натрий заменяется литием, который сегодня питает большинство электромобилей и устройств, таких как сотовые телефоны и ноутбуки.

Натрий-ионные аккумуляторы могут проникнуть в некоторые уголки рынка аккумуляторов уже к концу этого года, и они могут сыграть огромную роль в сокращении затрат на электромобили. . Я написал статью обо всех недавних объявлениях, и вам стоит ее прочитать, если вам интересно, какие компании присоединяются к этой тенденции и каковы их планы.Но в информационном бюллетене на этой неделе давайте углубимся в химию и рассмотрим, что эти детали могут означать для будущего аккумуляторов для электромобилей.

Одна из причин, по которой литий сегодня доминирует в батареях, до безумия проста: он маленький.

Я имею в виду это в самом буквальном, атомарном смысле. Литий — третий по легкости элемент, тяжелее только водорода и гелия. Когда дело доходит до этого, трудно превзойти самый легкий из существующих металлов, если вы пытаетесь сделать компактные и легкие батареи.

А снижение веса и размера является целью создания всего, от iPhone до электромобилей: легкий и мощный аккумулятор означает, что ваш телефон может быть меньше, а ваш автомобиль может ездить дальше. Итак, одним из основных способов измерения прогресса батарей является плотность энергии — сколько энергии может вместить батарея заданного размера.

Батареи на основе натрия могут начать появляться на рынке в этом году, если компании реализуют свои планы.

Если взглянуть на химическую реальность, то неудивительно, что популярность литий-ионных аккумуляторов резко возросла с момента их коммерческого дебюта в 1990-х годах.Очевидно, есть и другие факторы, такие как способность литий-ионных аккумуляторов достигать высоких напряжений, чтобы обеспечить большую мощность, но преимущество легкости и портативности трудно переоценить.

Литий-ионные аккумуляторы также выиграли от своего лидирующего положения. Бесчисленное множество исследователей исследуют мир в поисках новых материалов и новых способов создания литий-ионных элементов, а также множество компаний, производящих их в больших количествах — и все это способствует повышению эффективности. В результате затраты снижались практически каждый год на протяжении десятилетий (за заметным исключением 2022 года).

И в то же время плотность энергии растет, и я лично благодарен этой тенденции, потому что я часто забываю заряжать свой телефон на несколько дней, и обычно это работает намного лучше, когда это происходит сейчас, чем несколько раз. много лет назад.

Но тот факт, что литий-ионные аккумуляторы сегодня доминируют в мире аккумуляторов, не означает, что они навсегда подавят конкуренцию.

Я уже писал о растущем количестве вариантов в аккумуляторной промышленности, в основном в контексте стационарных аккумуляторов в электрической сети.Это особенно важно при переходе к прерывистым возобновляемым источникам энергии, таким как ветер и солнечная энергия.

Хотя сегодня в резервных системах обычно используются литий-ионные батареи, поскольку они доступны, многие компании работают над созданием батарей, которые в конечном итоге могут стать еще более дешевыми и надежными. Другими словами, многие исследователи и компании хотят разработать батареи специально для стационарного хранения.

Новые батареи могут быть изготовлены из таких материалов, как, например, железо или пластик, и они могут использовать воду вместо органических растворителей для перезарядки, решая сохраняющиеся опасения по поводу безопасности крупномасштабных установок литий-ионных батарей.