Растући значај натријум-јонских батерија у складиштењу енергије

Са светом који прелази на обновљиве изворе енергије, потреба за решењима за складиштење енергије достигла је нови ниво приоритета. Развој натријум-јонских батерија има потенцијал да промени ову пејзаж системима за складиштење енергије. Овај чланак објашњава зашто натријум-јонске батерије набирају популарност, њихове предности у односу на литијум-железне батерије и коју улогу ће играти у будућности складиштења енергије.

Аргумент за натријум: Заступљеност и доступност

U poređenju sa LIB-ovima, baterije na bazi natrijuma (SIB) su podjednako efikasne, a često i više, s obzirom na nižu cenu i veću dostupnost natrijuma u odnosu na litijum. Uz električna vozila i obnovljive izvore energije koji podstiču globalnu potražnju, hitno je razviti alternativne tehnologije baterija. Natrijum, posebno jer je šesti po zastupljenosti element na Zemlji, ne predstavlja problem jer se može lako dobiti iz solanih jezera, morske vode i čak iz određenih minerala. Ova jednostavnost nabavke direktno se ogleda u nižim troškovima proizvodnje. Materijali na bazi natrijuma obično su za 30–50% jeftiniji u odnosu na litijum, što olakšava razvoj infrastrukture za skladištenje energije. Pošto baterije na natrijum jone koriste natrijum jone kao nosioce naelektrisanja, one su ekološki prihvatljivije i mogu ublažiti pritisak na resurse litijuma ograničene na određene zemlje sa oskudnim lancima snabdevanja.

Ekološke prednosti: Zeleniji put ka energiji

Smanjenje uticaja na životnu sredinu jedna je od prednosti baterija sa natrijum-jonom. Na primer, ekstrakcija litijuma zahteva veliku potrošnju vode u rudnicima poput one u pustinji Atakama u Čileu, gde rudarstvo litijuma iscrpljuje zalihe vode i zagađuje zemljište. Naprotiv, dobijanje natrijuma putem desalinizacije morske vode ili soli rudarstva je znatno jednostavnije i manje invazivno, a takođe proizvodi manje emisije ugljenika. Osim toga, proces proizvodnje baterija sa natrijum-jonom koristi manje otrovnih hemikalija, čime se smanjuje rizik od zagađenja tokom proizvodnje. U poređenju sa litijum-jonskim baterijama, baterije sa natrijum-jonom imaju bolju termalnu stabilnost, čime se smanjuje rizik od termalnog kašnjenja i požara. To pojednostavljuje reciklažu i smanjuje štetne efekte na životnu sredinu na kraju veka trajanja. Ove pogodnosti podržavaju upotrebu baterija sa natrijum-jonom za skaliranje skladištenja energije, dok se istovremeno ostvaruju ciljevi smanjenja emisije ugljenika.

Proboji u performansama: Smanjenje razlike s litijumskim baterijama

Razlike u performansama između natrijum-jonskih i litijumskih baterija su se smanjile zahvaljujući novim dostignućima u nauci o materijalima. Ranije SIB baterije imale su problema sa gustinom energije i trajanjem ciklusa, ali su savremena rešenja prevazišla ove nedostatke. Istraživači su razvili katode visokih performansi, uključujući slojevite metalne okside prelaznih metala i analoge Pruske plave boje, koji povećavaju pokretljivost natrijum jona i gustinu energije na 160 do 200 Wh/kg, što je dovoljno za mnoge stacionarne sisteme za skladištenje energije. Anodi od tvrdog ugljenika, koji se proizvode iz biomase ili sintetičkih izvora, omogućavaju stabilnu interkalaciju natrijum jona, zahvaljujući čemu je trajanje ciklusa povećano na preko 3000 punjenja-pražnjenja u laboratorijskim uslovima. Ova poboljšanja omogućavaju upotrebu SIB baterija u različitim aplikacijama, uključujući integrisane sisteme za skladištenje energije u kućanstvima i pouzdanu rezervnu energiju za komercijalne objekte. Pored toga, SIB baterije pokazuju odlične performanse i na ekstremnim temperaturama, od smrzavanja na -20°C do zagrevanja na 60°C, bez gubitka funkcionalnosti. To ih čini korisnim u širokom spektru klimatskih uslova, od polarnih do pustinjskih regiona.

Технологија батерија са натријум-јонима: Трка ка комерцијализацији

У свету технологије натријум-јонских батерија (SIB), неколико произвођача и истраживачких центара већ ради на остваривању комерцијалне исплативости. Кинеске компаније, посебно CATL и BYD, покушавају да започну масовну производњу SIB-ова до 2025. године за употребу у системима за складиштење енергије и приступачним електромобилима. Стартапи у Европи, као што је Tiamat Energy, фокусирају се на примене на нивоу мреже и сарадњу са корисничким компанијама како би унапредили пројекте обновљиве енергије коришћењем натријум-јонских батерија. Ови напори произлазе из чињенице да су натријум-јонске батерије лакше за скалирање у односу на литијум-јонске батерије. Компаније за коришћење енергије посебно су заинтересоване за коришћење SIB-ова за складиштење енергије у мрежи, јер су те батерије неопходне за балансирање повремено доступне сунчеве и ветрове енергије. У удаљеним областима, SIB-ови побољшавају приступ енергији и одрживост зато што се могу набавити локално уместо да се транспортују као батерије засноване на литијуму. Будућност: Развој ка одрживој перспективи

Будући развој натријум-јонских батерија зависи од више истраживања и бољих политика које ће их подржати. Градња нове батеријске фабрике у Сједињеним Америчким Државама, кроз Министарство енергетике, и иницијатива за натријум-јонске батерије у Европи су финансирају пројекте чији је циљ додатно побољшање перформанси и трошкова СИБ-а. Стручњаци из индустрије процењују да ће натријум-јонске батерије до 2030. године освојити 20–30% тржишта стационарног складиштења енергије, а цена ће бити око 50 долара по кВх, што је високо конкурентно у односу на литијум-јонске батерије. Оптимизација производних процеса и обезбеђење сталне испоруке натријума високе чистоће и даље су под знаком питања и недостижне. Међутим, једна ствар је несумњива – за СИБ-ове постоји велики моменат. Уз стално повећање производње обновљиве енергије, постојаће хитна потреба за јефтиним и одрживим решењима за складиштење, а натријум-јонске батерије могу задовољити тражњу. Њихова примена у системима стационарног складиштења енергије допуњује постојеће литијум-јонске батерије у електромобилима и омогућава равнотежан прелазак на разноврснији екосистем батерија.

Да бисмо сумирали, натријум-јонска батерија се појавила као револуциона новина у технологији складиштења енергије. Јефтиније су, лакше за производњу и корисније од својих литијум-јонских варијанти. Њихова растућа ефикасност и нижа вредност по коришћењу чине их још погоднијима за широко прихватање. Док се ове батерије даље усавршавају и постају све доступније, драматично ће допринети нашим покушајима да осигурамо ниску цену и поуздану зелену енергију за будућност.