Недорогие натриевые батареи уже достигают уровня производительности Tesla в Китае.

Коммерческая натрий-ионная батарея, уже используемая в Китае, приближается к уровню Tesla , оказывая дополнительное давление на ценовое преимущество литий-ионных батарей.

Исследователи, тестировавшие элементы Hina, обнаружили стабильную выходную мощность на большом участке выборки, высокую мощность и конструкцию, которая перекликается с ключевыми решениями в батареях Tesla. Недорогой натриевой батарее еще предстоит пройти долгий путь, особенно в отношении зарядки в условиях низких температур, но она указывает на более дешевый путь для электромобилей, систем хранения энергии в электросетях и коммерческого транспорта, которому не требуется максимальный запас хода.

Для автопроизводителей аспект цепочки поставок может быть столь же ценным, как и результат в плане производительности. Натрий широко доступен и дешевле лития, что может помочь производителям аккумуляторов избежать некоторых колебаний цен и ограничений поставок, которые преследовали производство литий-ионных аккумуляторов.

Насколько близки его характеристики к показателям Tesla?

Клетки Hina выделялись тем, что исследователи не ограничились тестированием одного впечатляющего образца. Они измерили характеристики 120 клеток с помощью импедансной спектроскопии и обнаружили высокую однородность по всей партии.

Эта стабильность является полезным сигналом для реального производства. Элемент с высокой пиковой производительностью имеет меньшую ценность, если заводы не могут производить его с повторяемостью, особенно в транспортных средствах или энергосистемах, где большие блоки зависят от предсказуемого поведения.

Команда также протестировала элементы при различных токах и температурах от минус 20 до 45 градусов Цельсия, а затем использовала рентгеновские лучи и разборку для изучения внутренней структуры. В результате был создан коммерческий натриевый элемент с необычайно высокими показателями энергопотребления для раннего продукта в этой категории.

Почему натрий влияет на расчеты стоимости?

Анализ конструкции указывает на еще один фактор, влияющий на стоимость элемента. В его катодную смесь входят натрий, медь, никель, железо и марганец, причем медь используется таким образом, что это может снизить зависимость от более дорогих металлов, таких как никель и кобальт.

В ячейке также используется бесщеточная двухслойная алюминиевая конструкция. Натрий не реагирует с алюминием так же, как литий, что позволяет производителям использовать алюминиевую фольгу с обеих сторон ячейки вместо меди в качестве токосъемника анода.

Такой конструктивный выбор может снизить не только стоимость материалов, но и другие затраты за счет упрощения конструкции токосъемника с использованием более дешевого алюминия. Если натрий-ионные элементы будут продолжать совершенствоваться без чрезмерного использования дорогих металлов, они могут стать серьезным препятствием для литий-ионных батарей на рынках, чувствительных к ценам.

Что нужно улучшить дальше?

Самым большим недостатком по-прежнему остается зарядка в холодную погоду. Исследователи обнаружили, что зарядка при низких температурах остается проблемой, а это значит, что этим элементам потребуется тщательный контроль температуры, прежде чем они смогут выдерживать частую зарядку при температуре ниже 0 градусов Цельсия.

Другой важный момент — плотность энергии. Современные натрий-ионные элементы, как правило, не могут сравниться с лучшими литий-ионными батареями для электромобилей с большим запасом хода , поэтому основное преимущество Tesla сохраняется в автомобилях, ориентированных на максимальный запас хода.

Но возможности для развития реальны. Если Hina и другие производители батарей улучшат технологию холодной зарядки, совершенствуют аноды из твердого углерода и продвигают вперед химию электролитов, натрий-ионные батареи могут занять важное место в системах хранения энергии для электросетей, электромобилях с малым запасом хода и коммерческом транспорте, где преимущества лития могут не оправдывать его высокую стоимость.