Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα χρησιμοποιηθούν σε νέα αυτοκίνητα εντός του 2023

Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα χρησιμοποιηθούν σε νέα αυτοκίνητα εντός του 2023

Το λίθιο είναι άφθονο αλλά η εξόρυξη και η επεξεργασία του είναι συχνά μια δύσκολη διαδικασία προκειμένου να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μπαταρίες. Αξίζει να σημειωθεί ότι το 2022, η τιμή του ανθρακικού λιθίου υπερέβη τα 80.000$ ανά τόνο ενώ το 2023 υπάρχει μια σημαντική μείωση.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Το νάτριο είναι επίσης άφθονο, αλλά σε αντίθεση με το λίθιο, είναι άμεσα διαθέσιμο. Για παράδειγμα, η τιμή του ανθρακικού νατρίου είναι περίπου $300 ανά τόνο σήμερα. Το νάτριο -ένα από τα κύρια συστατικά του επιτραπέζιου αλατιού- είναι χημικά παρόμοιο με το λίθιο και λόγω της εκτόξεισης της τιμής του ανθρακικού λιθίου, πολλές εταιρείες ερευνούν τρόπους χρήσης του νατρίου ως υποκατάστατο του λιθίου στις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων.

Παρόλο που είναι χημικά παρόμοιες, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου έχουν, επί του παρόντος, σημαντικά χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τις μπαταρίες λιθίου. Το γεγονός αυτό προφανώς δε βοηθά στην αυτονομία των οχημάτων, αλλά αξίζει να τονιστεί ότι πριν από λίγο καιρό, και οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου-λιθίου (Lithium ferrophospate, LFP) υστερούσαν σημαντικά όσον αφορά στα επίπεδα ενέργειας που μπορούσαν να αποθηκεύσουν. Ωστόσο, οι σύγχρονες μπαταρίες LFP είναι σχεδόν τόσο ενεργειακά πυκνές όσο οι μπαταρίες ιόντων λιθίου πριν από λίγα χρόνια. Τα πράγματα προχωρούν γρήγορα στην έρευνα και ανάπτυξη των μπαταριών. Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου που είναι διαθέσιμες σήμερα, πιθανότατα θα βελτιωθούν εξίσου γρήγορα.

Από την άλλη πλευρά, οι μπαταρίες νατρίου επηρεάζονται πολύ λιγότερο από τις χαμηλές θερμοκρασίες και φαίνεται ότι μπορούν να αντέξουν περισσότερους κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Οι πιο σύγχρονες μπαταρίες ιόντων νατρίου δεν απαιτούν σπάνια υλικά όπως το κοβάλτιο και το νικέλιο.

Τόσο η CATL όσο και η BYD, η μεγαλύτερη εταιρεία παραγωγής μπαταριών στον κόσμο και μία κινεζική αυτοκινητοβιομηχανία, ανέφεραν ότι πρόκειται να λανσάρουν μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων που θα αποτελούνται από κάποια στοιχεία μπαταρίας βασισμένα σε ιόντα λιθίου και κάποια άλλα στοιχεία βασισμένα σε ιόντα νατρίου. Η σκέψη είναι ότι τα στοιχεία ιόντων νατρίου θα αντιμετωπίσουν το ζήτημα της ελλειμματικής απόδοσης σε χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ τα στοιχεία ιόντων λιθίου θα εξασφαλίσουν υψηλή αυτονομία.

Στην έκθεση αυτοκινήτου της Σαγκάης, η CATL ανακοίνωσε ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα χρησιμοποιηθούν στο Chery iCAR που πρόκειται να κυκλοφορήσει μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους. Πηγές της BYD αναφέρουν επίσης ότι η μπαταρία ιόντων νατρίου της εταιρείας θα μπει σε μαζική παραγωγή το δεύτερο εξάμηνο του 2023.

Η BYD παρουσίασε τον μοντέλο Seagull στη έκθεση αυτοκινήτου της Σαγκάης το οποίο χρησιμοποιεί μπαταρίες LFP. Το μοντέλο διατίθεται σε τρεις εκδόσεις με τιμές προπώλησης $11.450, $12.200 και $14.000 αντίστοιχα. Τα νέα μοντέλα χρησιμοποιούν μπαταρίες Blade της BYD χωρητικότητας 30,08 kWh και 38,88 kWh. Οι τιμές για αυτοκίνητα εξοπλισμένα με μπαταρίες ιόντων νατρίου δεν έχουν ακόμη ανακοινωθεί.

Τρόπος λειτουργίας μπαταριών ιόντων νατρίου
Αφιέρωμα - Κρίσιμες Ορυκτές Πρώτες Ύλες ένα στοίχημα για την Ευρώπη

Η Κίνα και η σχέση της με τις μπαταρίες ιόντων νατρίου

Η εφημερίδα New York Times επισημαίνει ότι επειδή οι μπαταρίες ιόντων νατρίου έχουν χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, χρειάζονται περισσότερες για να φτάσουν στο επίπεδο των αντίστοιχων μπαταριών ιόντων λιθίου, δηλαδή χρειάζεται περισσότερος χώρος για μια δεδομένη ποσότητα ενέργειας. Αυτό είναι πρόβλημα για χρήση σε οχήματα, αλλά δεν αποτελεί πρόβλημα για την αποθήκευση ενέργειας που προέρχεται από δίκτυα ηλεκτροπαραγωγής. Οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας που εξετάζουν τη μετάβαση από την τεχνολογία του λιθίου σε αυτή του νατρίου, μπορούν απλά να τοποθετήσουν διπλάσιο αριθμό μπαταριών σε εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας κοντά σε ηλιακούς συλλέκτες ή ανεμογεννήτριες.

Ο νόμος για τη μείωση του πληθωρισμού που ψηφίστηκε από το Κογκρέσο των ΗΠΑ τον Αύγουστο του 2022, στόχευε κυρίως στον περιορισμό της κυριαρχίας της Κίνας στην παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου παγκοσμίως. Ωστόσο, η εφημερίδα New York Times τονίζει ότι η μετάβαση σε μπαταρίες ιόντων νατρίου μπορεί να οδηγήσει σε ακόμη πιο μεγάλο έλεγχο της αγοράς μπαταριών από την Κίνα.

Από τα 20 εργοστάσια μπαταριών νατρίου που σχεδιάζονται τώρα ή βρίσκονται ήδη υπό κατασκευή σε όλο τον κόσμο, τα 16 βρίσκονται στην Κίνα, σύμφωνα με την εταιρεία συμβούλων Benchmark Minerals. Έως το 2025, η Κίνα θα έχει σχεδόν το 95% της παγκόσμιας παραγωγικής ικανότητας μπαταριών ιόντων νατρίου. Η παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου θα εξακολουθεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτήν των μπαταριών ιόντων νατρίου σε εκείνο το σημείο, προβλέπει η Benchmark, αλλά οι εξελίξεις όσον αφορά στις μπαταρίες νατρίου θα είναι διαρκώς επιταχυνόμενες.

Ωστόσο, η Κίνα αντιμετωπίζει το πρόβλημα ότι ενώ ελέγχει πολλές από τις πηγές λιθίου παγκοσμίως, έχει μικρή πρόσβαση στο ανθρακικό νάτριο που είναι η πηγή για το νάτριο που απαιτείται για την κατασκευή μπαταριών.

Οι ΗΠΑ με τη σειρά τους διαθέτουν το 90% των παγκόσμιων αποθεμάτων ανθρακικού νατρίου που μπορούν να εξορυχθούν οικονομικά. Σύμφωνα με τους New York Times, στο υπέδαφος της νοτιοδυτικής ερήμου του Wyoming υπάρχει ένα τεράστιο κοίτασμα ανθρακικού νατρίου που σχηματίστηκε πριν από 50 εκατομμύρια χρόνια. Για αιώνες, το κοίτασμα αυτό αξιοποιείται για να καλύψει τις ανάγκες της αμερικανικής βιομηχανίας γυαλιού.

Με ελάχιστα φυσικά αποθέματα ανθρακικού νατρίου και την απροθυμία της να στηριχθεί σε εισαγωγές από τις ΗΠΑ, η Κίνα παράγει συνθετικό ανθρακικό νάτριο σε χημικά εργοστάσια που τροφοδοτούνται από άνθρακα, γεγονός που αντισταθμίζει τα περιβαλλοντικά οφέλη που υποτίθεται ότι θα προκύψουν από τη χρήση των μπαταριών ιόντων νατρίου.

Επίσης, η βιομηχανία συνθετικού ανθρακικού νατρίου της Κίνας χαρακτηρίζεται από υψηλά επίπεδα επικίνδυνης ρύπανσης των υδάτων και πολλά ατυχήματα με σημαντικότερο εκείνο του 2016 οπότε και ένας σωρός κατέρρευσε, παρέσυρε αυτοκίνητα και μόλυνε ένα μεγάλο ποτάμι.

Συγχρόνως, οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας είναι γνωστές για την απροθυμία τους όσον αφορά στην υιοθέτηση νέων τεχνολογιών και προτιμούν δοκιμασμένες λύσεις. Οι New York Times αναφέρουν ότι η βιομηχανία θέλει να μάθει περισσότερα για την ανθεκτικότητα των μπαταριών ιόντων νατρίου, όπως επίσης και «πόσο καλά αποδίδουν μετά από χρόνια σε εξωτερικούς χώρους, όχι μόνο στα εργαστήρια», όπως χαρακτηριστικά τονίζει ο David Fishman, σύμβουλος στον τομέα της ενέργειας στην εταιρεία συμβούλων Lantau Group. Ο Fishman και άλλοι παρακολουθούν στενά την ανάπτυξη των μπαταριών ιόντων νατρίου. Η ζήτηση για μπαταρίες αυξάνεται γρήγορα και το λίθιο είναι απίθανο να παραμείνει η κυρίαρχη πρώτη ύλη επ' αόριστον. 

Συμπεράσματα

Το νάτριο είναι μια ελκυστική εναλλακτική λύση για το λίθιο επειδή κοστίζει μόνο 2 έως 3% της τιμής του λιθίου. Φανταστείτε τι θα μπορούσε να σημαίνει αυτή η διαφορά τιμής στην τιμή των νέων ηλεκτρικών οχημάτων. Επιπλέον, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου είναι ανθεκτικές σε φαινόμενα πτώσης της απόδοσης με το χρόνο όπως και οι σύγχρονες μπαταρίες ιόντων λιθίου. Αλλά η τεχνολογία ιόντων νατρίου είναι περίπου εκεί που ήταν η τεχνολογία ιόντων λιθίου πριν από μια δεκαετία.

Αυτό δε σημαίνει ότι δε θα βελτιωθεί με την πάροδο του χρόνου, αλλά υποδηλώνει ότι υπάρχουν πολλά πράγματα που μπορούν να συμβούν μέχρι τότε. Για παράδειγμα, η τιμή του λιθίου θα μπορούσε να συνεχίσει να μειώνεται καθώς ανακαλύπτονται νέες πηγές.

Το γεγονός ότι υπάρχει τόση μεγάλη ποσότητα ανθρακικού νατρίου διαθέσιμη στις ΗΠΑ είναι πιθανώς ο πρωταρχικός λόγος για την επιδίωξη της τεχνολογίας ιόντων νατρίου. Εάν οι ΗΠΑ θέλουν να σταματήσουν να εξαρτώνται από την Κίνα όσον αφορά στην παραγωγή μπαταριών, το νάτριο μπορεί να είναι ο δρόμος που πρέπει να ακολουθήσουν. Αλλά σχεδόν όλη η βασική έρευνα για τις μπαταρίες ιόντων νατρίου πραγματοποιείται στην Κίνα αυτή τη στιγμή όπου δεκάδες κυβερνητικά χρηματοδοτούμενα εργαστήρια εργάζονται στην έρευνα και ανάπτυξη για την τεχνολογία μπαταριών ιόντων νατρίου. Οι ανάλογες πρωτοβουλίες στις ΗΠΑ είναι σχεδόν μηδενικές. Αυτό θα έχει πιθανότατα ως συνέπεια σε δέκα χρόνια από τώρα μια νέα εξάρτηση των ΗΠΑ από την Κίνα, αυτή τη φορά όσον αφορά στις μπαταρίες ιόντων νατρίου.

Με πληροφορίες από cleantechnica.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
rawmathub.gr linkedin newsletter subscription
foolwo rawmathub.gr on Google News
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER