Οι περισσότερες μπαταρίες που τροφοδοτούν τα σημερινά ηλεκτρικά οχήματα κατασκευάζονται από χημείες νικελίου - μαγγανίου - κοβαλτίου (NMC), νικελίου - μαγγανίου - αλουμινίου (NCA) και λιθίου - σιδήρου - φωσφορικών (LFP). Ωστόσο, μια εναλλακτική λύση, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου, φαίνεται να κερδίζει έδαφος.
Στις ΗΠΑ, η συγκεκριμένη τεχνολογία μπαταριών, αν και θεωρούμενη ως ελπιδοφόρα, παραμένει υπό διερεύνηση. Στην άλλη άκρη του πλανήτη ωστόσο, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου βρίσκονται πολύ πιο κοντά στο στάδιο της εμπορευματοποίησης. Η κινεζική BYD κατασκευάζει ένα εργοστάσιο για αποκλειστική παραγωγή μπαταριών ιόντων νατρίου στην ανατολική Κίνα με ετήσια δυναμικότητα παραγωγής τις 30GWh, προχωρώντας σε επένδυση 1,4 δισ. δολαρίων. Το Νοέμβριο 2023, η σουηδική Northvolt ανακοίνωσε ότι έκανε μια σημαντική ανακάλυψη, αναπτύσσοντας μια μπαταρία ιόντων νατρίου για αποθήκευση ενέργειας με πυκνότητα 160 watt-hours ανά κιλό, δηλαδή περίπου ίδιας δυναμικότητας με κάποιες μπαταρίας χημείας LFP.
Είναι ωστόσο όλος αυτός ο ενθουσιασμός για τις μπαταρίες ιόντων νατρίου βάσιμος;
Για αρχή, το νάτριο είναι άφθονο παγκοσμίως. Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο ScienceDirect αναφέρει ότι τα πρόδρομα υλικά για την παραγωγή ιόντων νατρίου είναι ιδιαίτερα άφθονα στις ΗΠΑ και ο ρόλος τους στις μπαταρίες είναι παρόμοιος με τα ιόντα λιθίου, οπότε τα ιόντα νατρίου να μεταφέρουν φορτίο, μετακινούμενα από την κάθοδο (θετικό ηλεκτρόδιο) στην άνοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και αντιστρόφως, κατά τη διάρκεια των κύκλων φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας.
Διάφορες άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα μπορούσαν να εξαλείψουν τους κινδύνους που εμφανίζουν εκείνες των ιόντων λιθίου. Για παράδειγμα, δεν υπάρχει ο κίνδυνος θερμικής διαφυγής, μπορούν να λειτουργήσουν σε ποικίλες θερμοκρασίες και, κυρίως, το κόστος ανά τόνο υδροξειδίου του νατρίου, βασικής πρώτης ύλης, είναι πολύ χαμηλότερο σε σχέση με το υδροξείδιο του λιθίου. «Ωστόσο, η εξίσωση δεν είναι τόσο απλή όσο φαίνεται», υποστηρίζει η εμπειρογνώμονας συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, Evelina Stoikou.
«Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου απέκτησαν ενδοαφέρον όταν οι τιμές του λιθίου ήταν πολύ υψηλές, αμέσως μετά τις διακοπές της εφοδιαστικής αλυσίδας λόγω της Covid-19 και του πολέμου στην Ουκρανία που επηρέασε το νικέλιο. Οι συνθήκες ήταν πολύ κατάλληλες για να αποκτήσουν περισσότερη δυναμική», είπε η Stoikou. Αυτό είναι αληθές καθώς οι τιμές των μπαταριών ιόντων λιθίου αυξήθηκαν το 2022, αφού είχαν σημειώσει συνεχείς μειώσεις κόστους για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αλλά τα πράγματα έχουν αλλάξει από τότε. Οι τιμές των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι πλέον σε χαμηλά επίπεδα-ρεκόρ και αναμένεται να πέσουν κάτω από 100 $/kWh έως το 2027.
«Η τεχνολογία ιόντων νατρίου ανταγωνίζεται την τεχνολογία LFP. Και οι δύο έχουν χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα σε σύγκριση με τις χημείες μπαταριών που βασίζονται στο νικέλιο. Ως αποτέλεσμα, το νάτριο καθίσταται καταλληλότερο για εφαρμογές που δεν έχουν πολύ υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις», εξηγεί η Stoikou. Δεδομένου ότι η ενεργειακή πυκνότητα είναι χαμηλή, φαίνεται ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα μπορούσαν να παίξουν μεγαλύτερο ρόλο στη σταθερή αποθήκευση ενέργειας και στα μικρά ηλεκτρικά οχήματα, όπου οι απαιτήσεις εμβέλειας είναι χαμηλότερες. Αυτό ακριβώς φαίνεται να κάνει η BYD, με τις μπαταρίες από το επερχόμενο εργοστάσιο να προορίζονται για «microcars».
Η κυβέρνηση των ΗΠΑ, οι μεγάλοι κατασκευαστές μπαταριών και οι αυτοκινητοβιομηχανίες επενδύουν στην εγχώρια παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου και το γεγονός αυτό μπορεί επηρεάσει αρνητικά τις ανταγωνιστικές στη χημεία LFP μπαταρίες. «Τι πρόκειται να κρίνει την επιτυχία της τεχνολογίας; Ένας από τους βασικούς παράγοντες είναι το ανταγωνιστικό κόστος. Εάν οι τιμές του λιθίου συνεχίσουν να πέφτουν δραστικά και η τεχνολογία LFP γίνεται όλο και φθηνότερη, τότε αυτό θα κάνει πιο δύσκολη την επέκταση των μπαταριών ιόντων νατρίου», είπε η Stoikou.
«Ακόμη και εταιρείες που έχουν φτάσει σε στάδιο εμπορευματοποίησης των μπαταριών ιόντων νατρίου, όπως η BYD και η Northvolt, δεν πρόκειται να ανταγωνιστούν ακριβώς τις μπαταρίες ιόντων λιθίου που είναι ένα πιο ώριμο προϊόν. Και φυσικά παίζουν ρόλο οι οδηγικές συνήθειες στις δυτικές κοινωνίες. Οι ΗΠΑ και η Ευρώπη έχουν διαφορετικές οδηγικές συνήθειες από την Κίνα. Οι άνθρωποι οδηγούν μεγαλύτερες αποστάσεις και έχουν μεγαλύτερα αυτοκίνητα. Άρα, η τεχνολογία των μπαταριών ιόντων νατρίου, μάλλον δεν έχει κάποιο μέλλον σε αυτή την αγορά», πρόσθεσε.
Αντίθετα, η Stoikou επιβεβαίωσε ότι οι εξελίξεις όσον αφορά στις μπαταρίες ιόντων λιθίου και στις υποκατηγορίες τους, πιθανότατα θα συνεχίσουν να είναι η βασική επικαιρότητα για τα επόμενα χρόνια. Και αυτό θα περιλαμβάνει προόδους στην τεχνολογία σε επίπεδο κυψέλης και μπαταρίας και προόδους στην κάθοδο και στην άνοδο, όπως η ενσωμάτωση πυριτίου στο γραφίτη ή ακόμα και ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης. Έτσι, ενώ η τεχνολογία ιόντων νατρίου μπορεί να βρει τη θέση της στην αποθήκευση ενέργειας και στα microcars, οι ευρύτερες προοπτικές της φαίνονται μάλλον περιορισμένες, τουλάχιστον προς το παρόν.
Με πληροφορίες από insideevs.com
