Natrijum ozbiljna konkurencija litijumu

Natrijum ozbiljna konkurencija litijumu
Elektro-mobilnost trenutno zavisi od baterija na bazi litijuma, kobalta i bakra. Natrijum kao jeftina i ekološka alternativa je odbačen. No, još jednom se pokazalo – isplati se ulagati u istraživanja i nove tehnologije.

Za fosilna goriva – naftu, ugalj, gas – treba što pre naći alterantivu koja je u svakom smislu ekološka, ali i ekonomična. Bogata automobilska industrja već velkim koracima ide u pravcu vozila na struju – odnosno na baterije. Na ulicama ih ima sve više, države ih subvencionišu – iako tehnolgija još nije optimalna.

Prilikom posete fabrici Tesla automobila (13. avgusta) koja je u izgradnji u Nemačkoj, Ilon Mask je, na pitanje kandidata za kancelara CDU/CSU Armina Lašeta da li je budućnost autombila hidrogenska ili električna rekao – defintivno je električna! Hidrogen je gubljenje vremena.

No, problem elektro-automobila su upravo – baterije. Relativno lako su zapaljive, ne funkcionišu dobro na niskim temperaturama, relativno male su snage… Ključni elementi u njima su pre svega litijum, kobalt i bakar – metali čija je eksploatacija i proizvodnja povezana sa značajnim uništavanjem čovekove okoline. A i skupi su.

Natrijum – zanemarena alternativa
Dva alkalna metala litijum i natrijum su hemijski veoma slični. Natrijum nema gustinu energije litijuma i teži je, ali natrijum je dostupan svuda i jeftin – to je kuhinjska so.

Natrijum kao alternativa za litijum u baterijama nije nova, ali je bila zanemarena ideja – zbog toga što nije bilo tehnologije koja bi izgladila nedostake ovog metala.

Prednosti natrijumske baterije
Natrijum-jonska baterija ima sličan princip rada kao i litijum-jonska baterija – ali joj nisu potrebni kobalt i bakar. Međutim, u poređenju sa litijumovim jonima, natrijumovi joni imaju veću zapreminu i veće zahteve u pogledu strukturne stabilnosti i kinetičkih svojstava materijala. To je bio glavni problem za industrijalizaciju natrijum-jonskih baterija.

Činilo se, kada se konačno počne sa industrijskom proizvodnjom, da će natrijum-jonske baterije moći da se koriste samo za stacionirano skladištenje energije kod, na primer, privatnih solarnih postrojenja ili za stabilizaciju električne mreže. Uvreženo mišljenje je bilo da nikada neće biti prikladne za električne automobile.

Međutim, desilo se drugačije. Još jednom se pokazalo – važno je imati cilj i ulagati u istraživanja i nove tehnologije.

CATL – prva generacija natrijumske baterije
Kineska kompanija CATL – “Contemporary Amperex Technology Co. Limited” – koja baterijama snabdeva Teslu, Dajmler, Folksvagen i druge proizvođače elektro-automobila, predstavila je 29. jula prvu generaciju svoje natrijumske baterije. Kompanija tvrdi da je to prekretnica u korišćenju čiste energije i elektrifikaciji transporta. Dr Robin Ceng, osnivač i predsedavajući CATL-a, obećava da će baterija biti jeftinija, manje zapaljiva, imati duži vek trajanja i otpornija na niske temperature od litijum-jonskih – i litijum-gvožđe-fosfatnih baterija koje su danas uobičajene jer su manje zapaljive od litijum-jonskih. Osim toga, baterija će se brže puniti.

Kompanija kaže da već godinama istražuje i razvija materijale elektroda za natrijumske baterije. Što se tiče anodnih materijala, kompanija je razvila tvrdi karbonski materijal koji se odlikuje poroznom strukturom koja omogućava dovoljno skladištenje i brzo kretanje natrijumovih jona, kao i odlične performanse ciklusa punjenja.

Gustina energije natrijumoske baterije trebalo bi da dostigne do 160 Wh/kg, a takođe bi trebalo da bude u stanju da se na sobnoj temperaturi za 15 minuta napuni do 80 odsto.

Gustina energije je nešto manja od gustine litijum-jonskih baterija, koja može dostići oko 180 Wh/kg. U drugoj generaciji, međutim, gustina energije natrijum-jonske baterije trebalo bi da bude 200 Wh/kg. Osim toga, ova baterija ima stopu zadržavanja kapaciteta više od 90 procenata u okruženju sa temperaturom od -20 Celzijusa.

Prva generacija natrijum-jonskih baterija
Prema izveštajima kineskih medija, očekuje se da će natrijum-jonske baterije u pilot fazi koštati oko oko 65 evra po kilovat-satu, a u serijskoj proizvodnji, bi cena trebalo da se prepolovi na 26-39 evra po kilovat-satu.

Postojeća postrojenja je lako prebaciti na novi metal
Tokom prezentacije baterije, dr Kisen Huang, zamenik dekana istraživačkog instituta CATL, izjavio je da je proizvodnja natrijum-jonskih baterija savršeno kompatibilna sa proizvodnim sistemima i procesima za litijum-jonske baterije i da se proizvodne linije mogu brzo preusmeriti. CATL planira da započne masovnu isporuku ovih baterija – 2023. godine.

CATL je takođe razvio mešovitu primenu litijum-jonskih i natrijum-jonskih baterija i može se integrisati u električne automobile-bez ikakvih baterijskih modula. CATL želi da do 2030. svoje baterije integriše direktno u karoseriju električnih automobila i time uštedi troškove i pruži dodatni domet elektro-automobilima.

CATL je najveći kineski proizvođač baterija
CATL je najveći kineski proizvođač baterija i zajedno sa južnokorejskim LGES-om predstavlja trenutno dva najveća isporučioca na svetu. Ova firma od 2014. sarađuje sa partnerima u Nemačkoj i počela je izgradnju fabirke baterija u Tiringiji. Zbog pandemije izgradnja nije tekla po planu, tako bi proizvodnja trebalo da počne sredinom 2022. godine.

I britanska kompanija AMTE Power najavila je nedavno proizvodnju baterija na bazi natrijuma najkasnije od 2022. po licenci britanskog proizvođača baterija „Faradion“. Australija i Novi Zeland već su naručili baterije za skladištenje solarne energije i za regulaciju mreže.

RTS