Общее вещество может произвести революцию в батареях будущего, заменив литий.
После десятилетий доминирования на рынке литий-ионных батарей появилась новая альтернатива: батареи, изготовленные с ионами натрия. Это решение может привести к большим изменениям в мире, который все больше зависит от технологий и накопленной электроэнергии. Но что приносит эта новая технология и с какими проблемами она сталкивается?
Перспективная альтернатива литий-ионным аккумуляторам
На протяжении многих лет ученые искали решения для замены лития в батареях, учитывая воздействие добычи этого металла на окружающую среду и человека. Извлечение лития и других редких металлов, используемых в этих батареях, таких как никель и кобальт, не только дорого обходится, но и оказывает негативное воздействие на рабочих и население вокруг шахт, а также на окружающую среду. В этом контексте ион натрия кажется привлекательной альтернативой, поскольку он является легкодоступным и гораздо более экологически чистым элементом.
В последние годы производство натрий-ионных аккумуляторов начало набирать обороты, в том числе и в США. Недавно компания Natron Energy объявила об открытии «гигафабрики» в Северной Каролине, которая будет производить 24 гигаватта аккумуляторов ежегодно, пишет Вашингтон Пост. Эта сумма могла бы обеспечить питанием до 24 000 электромобилей. Хотя эти батареи все еще находятся на ранних стадиях разработки по сравнению с литий-ионными, обещания более доступного и менее вредного для окружающей среды решения достаточно, чтобы привлечь внимание инвесторов и энергетической отрасли.
Преимущества и ограничения натрий-ионных аккумуляторов
Натрий-ионные аккумуляторы имеют ряд явных преимуществ. Помимо того, что натрий является распространенным элементом, батареи, изготовленные из этого материала, дешевле и более экологичны, чем традиционные. Вместо лития, никеля и кобальта в натриевых батареях используются обычные материалы, такие как железо и марганец, которые менее дороги и не требуют таких вредных процессов экстракции. Таким образом, эти батареи являются гораздо более экологически чистым вариантом, что делает их пригодными для использования при хранении энергии из возобновляемых источников.
Однако одним из основных ограничений натрий-ионных аккумуляторов является их вес. Натрий весит почти в три раза больше лития, и это делает их менее эффективными с точки зрения плотности энергии. Другими словами, натрий-ионная батарея должна быть больше, чтобы хранить такое же количество энергии, как и литий-ионная батарея. Это особенно проблема при использовании в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны, или даже в электромобилях, где пространство и вес имеют решающее значение.
Однако есть и положительные моменты. По словам Венделла Брукса, со-генерального директора Natron Energy, натрий-ионные батареи имеют более длительный срок службы, чем литий-ионные. Они могут выдержать миллионы циклов зарядки, в то время как традиционная литий-ионная батарея может прослужить всего несколько тысяч циклов, прежде чем потерять эффективность. Эта особенность делает их идеальными для приложений, где размер батареи не имеет значения, например, для хранения энергии в электросетях.
Неопределенное, но многообещающее будущее
Несмотря на то, что натрий-ионным батареям еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они получат широкое распространение, перспективы многообещающие. В таких областях, как хранение энергии для электросетей, где компактность или легкий вес не важны, натрий-ионные батареи могут быстро стать предпочтительным решением из-за их низкой стоимости и минимального воздействия на окружающую среду. С другой стороны, для портативных устройств и электромобилей на данный момент доминирующим вариантом остается литий, предлагающий гораздо более высокую плотность энергии и компактность.
В заключение отметим, что основным веществом, которое может совершить революцию в батареях будущего, является сам натрий, распространенный и доступный элемент. Хотя существуют проблемы, такие как низкая плотность энергии, преимущества устойчивости и низкие затраты делают эту технологию решением, достойным внимания. Еще неизвестно, сможет ли натрий в значительной степени проникнуть на рынок, но можно с уверенностью сказать, что исследования и разработки в области аккумуляторов на этом не остановятся.
