Разработка натрий-ионных аккумуляторов ведется уже довольно давно, но сегодня начали появляться образцы для коммерческого применения - в автомобилях и домашних накопителях. Не многие знают, что JAC в партнёрстве с Volkswagen с 2023 года уже выпускает автомобиль Sehol (E10X) с натрий-ионными аккумуляторами, а недавно компания Bluetti представила портативную натриевую электростанцию Pioneer Na. И это только начало.
Компания HiNa является поставщиком натрий-ионных аккумуляторов для JAC Motors начиная в 2023 года. Первые аккумуляторы имели довольно низкую удельную энергию (145 Вт·ч/кг) и объёмную энергию (330 Вт·ч/литр). Это было хуже, чем у популярных LFP, но с тех пор натрий-ионные аккумуляторы стали совершеннее. При этом они обладают выдающимся температурным диапазоном, обеспечивая сохранение 88% заряда при -20 °C. Для сравнения, разрядная ёмкость NMC при 0 °C, -10 °C и -20 °C составляет всего 80%, 53% и 23% от номинальных показателей. Аккумуляторы HiNa имели и так отличных ресурс в 4500 циклов с сохранением 83% заряда при токах 2C. Теперь на подходе ещё более совершенные образцы.
HiNa открыла завод по производству натрий-ионных аккумуляторов мощностью 1 ГВт·ч в декабре 2022 года. С тех пор BYD и CATL запустили еще несколько крупных предприятий. Инвестиции уже сделаны, и это свидетельствует об интересе к технологии.
Сейчас CATL вышел на рынок с натрий-ионным аккумулятором Naxtra ёмкостью 175 Вт⋅ч/кг, рассчитанным на 10 000 циклов заряда-разряда и работающим при температуре от -40 до 70 °C. Компания планирует создать аккумулятор систему «старт-стоп» для грузовиков и заменить свинцово-кислотные батареи. CATL объявила о цене на аккумуляторы в объёме 19 долларов США за элемент.
BYD, главный конкурент CATL, тоже не дремлет. Компания открыла завод по производству натрий-ионных аккумуляторов в 2024 году и производит на нем систему хранения энергии под названием MC Cube-T ёмкостью 6,4 МВт⋅ч. Завод BYD имеет огромную плановую мощность до 30 ГВт⋅ч в год. То есть обе компании настроены серьёзно.
Дело в том, что стоимость материалов для натриевых аккумуляторов значительно ниже, чем для любых литиевых. Нет «узких мест» в плане поставок дорогих кобальта или лития. Кроме того, для электродов можно использовать алюминий, тогда как для лития требуется медь. В отличии от LFP, для натрия не требуется фосфор, который добывается исключительно в одном штате Северной Африки, или литий, относительно распространённый, но дорогой.
Наличие такой недорогой батареи с широким диапазоном рабочих температур открывает возможности для широкого спектра применений. Использование аккумуляторов вообще было непросто в крупных энергетических системах, к примеру, на судах или электрогрузовиках. Но похоже эти времена прошли. При низкой стоимости новых аккумуляторов электротранспорт вполне конкурентоспособен, и споры об альтернативных видах топлива быстро утихнут по мере появления новых сфер применения. Аккумуляторы с аналогичными характеристиками, такие как LFP, уже обеспечивают приемлемый запас хода и грузоподъемность грузовиков. Эти разработки выводят электротранспорт на уровень традиционных перевозок на ископаемом топливе и даже выше, если учитывать техническое обслуживание и его стоимость.
В автомобилях натрий выводит легковые автомобили далеко за рамки паритета с ДВС. Сгорание топлива теряет всякий смысл, когда альтернатива может проехать сотни тысяч миль и работать при температуре от -40°C до 70°C. Больше нет никаких доводов в пользу ДВС. Ни запас хода, ни скорость зарядки, ни стоимость. Первые автомобили с натрий-ионными аккумуляторами много лет назад начали поставляться в Китай и в Южную Америку. В обоих случаях они значительно дешевле любого аналогичного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Теперь же они усовершенствовались и стали конкурировать с литий-ионными аккумуляторами, а то и превосходить их.
На данный момент LFP используется в большинстве грузовых автомобилей в Китае, но ожидается, что натрий-ионные аккумуляторы вытеснят их, поскольку для приложений, чувствительных к стоимости хранения энергии, стоимость аккумуляторов резко снизится. Внедрение таких аккумуляторов должно увеличиться при снижении капитальных затрат на их производство. CATL уже объявил о партнёрстве с Maersk, намекая на будущие разработки в этой области.
Вероятно, появятся и другие области применения, например, замена свинцово-кислотных аккумуляторов на автомобилях и многие другие. Возобновляемые источники энергии получат значительную выгоду, при этом стоимость хранения энергии будет очень низкой. Хотя существующие литиевые аккумуляторы изменили мир во многих отношениях, можно ожидать, что появление натрий-ионных аккумуляторов преобразит его еще быстрее.
