Кинеске натријум-јонске батерије све ближе „Теслиној“ технологији

Резултати указују на то да би натријум-јонска технологија у будућности могла да постане јефтинија алтернатива за електрична возила и велике системе за складиштење енергије. Да би се то остварило, неопходна су додатна побољшања, пре свега у погледу пуњења на ниским температурама и повећања енергетске густине.

За разлику од литијума, натријум је широко распрострањен и лако доступан, што га чини привлачним материјалом за смањење трошкова и ублажавање проблема у ланцима снабдевања.

„Комбинација добре уједначености, велике снаге и добрих перформанси на ниским температурама чини ове ћелије привлачним за стационарне системе за складиштење енергије, мрежне услуге и возила краћег домета или комерцијална возила, где су нижи трошкови и доступност ресурса важнији од максималног домета“, рекао је Мориц Шите, истраживач батерија са Универзитета РВТХ у Ахену.

Поређење са „Теслином“ технологијом

Да би проценили квалитет батерија компаније „Хина“, Шите и његове колеге анализирали су 120 натријум-јонских ћелија у различитим условима рада који одговарају стварној употреби.

Перформансе су мерене при различитим нивоима струје и температурама од минус 20 до 45 степени Целзијуса. Тим је користио и рендгенске снимке за унутрашњу анализу батерија, а потом их је раставио како би испитао димензије електрода, састав материјала и микроскопске структурне карактеристике.

Једно од значајнијих открића био је дизајн са двоструким алуминијумским колектором струје без језичака. Оваква конструкција смањује електрични отпор и омогућава равномернију расподелу температуре унутар ћелије. Истраживачи су навели да овај дизајн веома подсећа на архитектуру која се тренутно користи у „Теслиним“ батеријама.

„Позитивно нас је изненадила уједначеност ћелија“, рекао је Шите.

Предности и изазови

Упркос охрабрујућим резултатима, истраживачи су идентификовали неколико области у којима натријум-јонске батерије још увек заостају за водећим литијум-јонским технологијама.

„Перформансе при великим оптерећењима биле су боље него што би се могло очекивати од раног комерцијалног натријум-јонског производа. Међутим, за примене које захтевају често пуњење при ниским температурама околине, биће неопходно одговарајуће управљање температуром или другачије стратегије рада, јер је пуњење на ниским температурама и даље јасна слабост“, истакао је Шите.

Тим је такође открио неочекивано високе концентрације бакра у појединим деловима катоде, при чему је бакар био неравномерно распоређен.

Према Шитеовим речима, то „отвара занимљива питања о његовој улози у перформансама и старењу батерија“.

„Биће занимљиво видети будуће натријум-јонске технологије које ће бити ослобођене никла и бакра, а истовремено ће обезбедити конкурентну енергетску густину“, додао је он.

Зашто је натријум важан

Пошто је натријум знатно распрострањенији и доступнији од литијума, произвођачи би могли да смање трошкове сировина и умање дугорочне ризике у снабдевању.

Натријум-јонске батерије такође показују добре перформансе при оптерећењу у хладним условима, што их чини погодним за стационарне системе складиштења енергије и мобилне примене у подручјима са нижим температурама.

„Међутим, данашње комерцијалне натријум-јонске ћелије углавном имају мању енергетску густину од најбољих литијум-јонских батерија, а сама технологија је у целини мање развијена“, нагласио је Шите.

Наредни кораци

Истраживачи планирају да се усредсреде на побољшање пуњења на ниским температурама, са циљем да омогуће безбедније и ефикасније пуњење испод нула степени Целзијуса.

Додатна истраживања биће усмерена и на оптимизацију материјала који се користе у натријум-јонским батеријама.

„Напредак у развоју анода од тврдог угљеника и нових формулација електролита могао би да буде посебно обећавајућ“, рекао је Шите.

Истраживање су подржали Савезно министарство за истраживање, технологију и свемир и Савезно министарство за економска питања и енергетику.