Ateities akumuliatorių vizija dabar skyla į dvi dalis. Iš vienos pusės, tikimasi vis daugiau energijos tankio iš to paties svorio. Tačiau iš kitos pusės – norima kuo mažesnių sąnaudų, kuo mažiau itin brangių retųjų mineralų. Pirmąją viziją atitinka kietojo būvio ličio celės, o antrąją – celės, kuriose naudojamas natris. Naujausi pasiekimai leidžia tikėtis, kad abi technologijos bus derinamos tarpusavyje.
Natrio–nikelio chlorido akumuliatoriai išgyvena renesansą
Šios baterijos yra gana įprastos, kadangi jos buvo žinomos nuo 1980-ųjų, jos laikomos saugomis, patikimomis ir nebrangios, rašo heise.de. Tik ir trūkumai nemenki – jų energijos tankumas yra nedidelis, o eksploatuojamos jos turi būti maždaug 250-300 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Nors ir buvo bandoma jas naudoti elektromobilių prototipuose, tačiau jie kone visuomet turėjo būti prijungti prie tinklo, kad būtų nuolat palaikoma aukšta akumuliatorių temperatūra.
Tačiau dabar ši technologija atrandama kaip gera alternatyva prie elektros tinklų prijungtoms saugykloms. Šiais metais Vokietijos Fraunhoferio keramikos technologijų ir sistemų institutas (IKTS) ir bendrovė „Altech Batteries GmbH“ Saksonijoje, Schwarze Pumpe mieste, nori įkurti baterijų gamyklą, kuri per metus pagamintų 100 megavatvalandžių talpos tokių baterijų.
„Gimininga natrio – sieros technologija jau kurį laiką plačiai taikoma, tačiau tokios baterijos dega, todėl nusprendėme naudoti natrio-nikelio chlorido technologiją. Pagrindinė sąnauda yra gamyba ir šioje srityje padarėme didelę pažangą¬, o apimčių didinimas reiškia, kad sąnaudos dar labiau mažės. Toks akumuliatorius yra specialiai optimizuotas stacionariam elektros energijos kaupimui ir tai bus esminis skirtumas“, – sako IKTS Baterijų inovacijų ir technologijų centro vadovas Rolandas Weidlas.
Pažymėti „Cerenergy“ prekės ženklu, tokie akumuliatoriai, anot IKTS, turės daugiau nei 90 proc. efektyvumą, veiks ilgiau nei dešimt metų ir galės užtikrinti 4500 įkrovos ir iškrovos ciklų. Joms nereikia jokių retųjų mineralų ar kitų brangių išteklių, kadangi be druskos jose naudojama keramika, aliuminio oksidas ir kitos medžiagos, kurių yra perteklius.
Kaip nurodo gamintoja, nereikės nei kobalto, nei grafito, nei vario, ar juo labiau ličio. Druskos apsčiai yra visur, ją galima išgauti palyginti nebrangiai. Vertinama, kad tokie akumuliatoriai bus maždaug 40 procentų pigesni, nei palyginami ličio akumuliatoriai. Dargi „Altech“ kompanija aukštą veiklos temperatūrą mato veikiau kaip privalumą nei trūkumą.
„Didžiausios pasaulio baterijos veikia tokioje temperatūroje, bet iš tiesų nedaug kas apie tai žino. Ličio jonų baterijas reikia vėsinti vasarą, šildyti žiemą, reikia oro kondicionavimo. Mūsų bateriją pakanka sušildyti ir ji lieka aukštos temperatūros labai ilgą laiką dėl veiklos ir izoliacijos“, ¬– sako R. Weidlas.
Natrio jonų baterijos bus panašios į dabartines ličio
Kitokios bus natrio jonų baterijos, kurios skirtos mobilumui. Jos veiks panašiai kaip ličio pusbroliai, tačiau pagrindinis skirtumas bus elektrodai.
Kovo mėnesį Kinijos automobilių gamintoja „JAC Motors“ jau pademonstravo automobilį, kuris, įmonės teigimu, turi pirmąjį pasaulyje natrio jonų akumuliatorių, kurį pagamino Kinijos „HiNa Battery“. Balandį ir didžiausia pasaulyje akumuliatorių gamintoja CATL paskelbė apie planus gaminti natrio jonų baterijas, šią technologiją nori diegti didžiausia Kinijos elektromobilių gamintoja BYD.
Kiti pasaulio gamintojai šią technologiją „pramiegojo“.
„Šių akumuliatorių chemija yra panaši į ličio. Laboratorijoje galime ją lengvai atkurti. Tačiau CATL buvo gudresni, jie geriau suprato rinką, ir jie buvo pirmieji, kurie ėmė gaminti ir diegti masiškai“, ¬– pripažino Jenos universiteto Techninės chemijos ir aplinkos chemijos instituto profesorius Martinas Oschatzas.
Kietojo būvio akumuliatoriai ateina
Skystą elektrolitą turintys ličio akumuliatoriai šiuo metu įprasti išmaniuosiuose telefonuose ar elektromobiliuose. Tačiau jau atsiranda vadinamieji kietojo būvio akumuliatoriai, kuriuose nebėra skystų elektrolitų. CATL neseniai pristatė pirmąją ličio bateriją, kurios energijos tankis siekia iki 500 Wh kilogramui, jų panaudojimas jau netgi svarstomas lėktuvams. Vis tik gamintojams vis dar lieka daug iššūkių, kaip užtikrinti gerą kontaktą tarp elektrodų, kieto būvio elektrolito.
Jei CATL ar kiti gamintojai ras būdų, kaip mažinti baterijų svorį naudojant kietus elementus, tai natrio akumuliatoriams gali būti dar vienas postūmis. Net jei natrio akumuliatoriai niekada neprilygs geriausiems ličio akumuliatoriams savo talpa, tačiau dėl mažesnės kainos jie gali paplisti plačiau. Kietojo būvio baterijose ličio dalis bus dar didesnė, dėl savo kainos tokie akumuliatoriai dažniau bus naudojami ten, kur reikalingas didelis energijos tankis, pvz., aviacijoje ar prabangiuose automobiliuose. Kitur litį gali atstoti natris.
