Исследование потенциала натриевых батарей: взгляд в будущее устойчивого и доступного хранения энергии

Хотя в мире имеется достаточно ресурсов для удовлетворения спроса на литий в ближайшие годы, некоторые аналитики опасаются, что недостаток инвестиций – в первую очередь – может привести к определенному дефициту в среднесрочной перспективе, поскольку добывающие мощности в отрасли не выросли такими темпами, как необходимые ставки за последние несколько лет, по самым последним данным.

По этой причине IDTechEx прогнозирует значительный рост спроса на натриевые батареи, особенно в тех приложениях, в которых высокая плотность энергии не является строго необходимой (стационарные системы хранения энергии, недорогие электромобили и т. д.).

Эти типы батарей обходятся без таких материалов, как кобальт в катоде. Кроме того, натрий не подвергается электрохимическому сплавлению с алюминием при комнатной температуре, что позволяет заменить медный токосъемник на аноде значительно менее дорогим алюминиевым коллектором; это, в свою очередь, повышает уровень безопасности, поскольку элементы фактически можно транспортировать незаряженными.

В настоящее время интенсивно исследуются три основных семейства катодных материалов для натриевых батарей: слоистые оксиды металлов, полианионные соединения и аналоги «берлинской лазури». Эти химические вещества, которые разрабатываются соответственно такими компаниями, как Faradion (Великобритания), Tiamat (Франция) или Natron (США), на самом деле подходят для самых разных применений.

Слоистые оксиды переходных металлов имеют структуру, обеспечивающую обратимое внедрение натрия. Его основным преимуществом является низкая молекулярная масса, что приводит к высокой удельной емкости; однако они страдают определенной структурной нестабильностью (особенно при высоких напряжениях), поэтому у них несколько низкая емкость с точки зрения циклов.

Полианионные материалы имеют меньшую емкость из-за более высокой молекулярной массы, а также низкой проводимости, но взамен они обеспечивают более высокое напряжение и лучшую структурную стабильность. Аналоги берлинской лазури являются наиболее доступной альтернативой, но страдают от низкой объемной плотности энергии по сравнению с первым вариантом.

Какой из трех вариантов является лучшей инвестицией? Это зависит от конкретного применения и требований каждого проекта. Как объяснялось ранее, слоистые оксиды металлов обладают высокой удельной емкостью, но могут иметь меньший срок службы; полианионные материалы обеспечивают высокое напряжение и структурную стабильность за счет меньшей емкости и проводимости; в то время как аналоги берлинской лазури являются доступным вариантом с меньшей объемной плотностью энергии.

Очень важно учитывать такие факторы, как стоимость, производительность, безопасность и устойчивость, чтобы определить наиболее подходящее использование (или инвестиции) для конкретного применения. Исследования, разработки и инновации в области этих материалов, вероятно, продолжат формировать будущее технологии натриевых батарей, делая их более доступными для различных отраслей и применений.

Натриевые батареи действительно представляют собой многообещающую альтернативу литий-ионным батареям благодаря их устойчивости, доступности и потенциалу для широкого применения. Хотя каждый катодный материал — слоистые оксиды металлов, полианионные соединения и аналоги берлинской лазури — имеет свои преимущества и недостатки, определение идеального выбора зависит от конкретных проектов и их уникальных требований. Ожидается, что непрерывные исследования, разработки и инновации в отрасли натриевых аккумуляторов будут способствовать дальнейшему развитию этой технологии, открывая новые возможности и возможности для более экологичных и экономичных систем хранения энергии и электромобилей.

Источник: IDTechEX

Все изображения предоставлены Tesla Inc.

Нико Кабальеро специализируется на анализе данных и солнечной энергии. Он также получил диплом по электромобилям Делфтского технологического университета в Нидерландах и любит проводить исследования в области аккумуляторов Tesla и электромобилей. С ним можно связаться через @NicoTorqueNews в Твиттере. Нико рассказывает о последних событиях в сфере Tesla и электромобилей на Torque News.