Натријум-јонске батерије представљају обећавајућу, јефтинију и отпорнију алтернативу литијум-јонским технологијама, али постизање тржишне конкурентности захтева значајан технолошки напредак и повољне тржишне услове, наводи нова студија коју предводи Стенфорд.
Натријум-јонске батерије су фаворит међу истраживачима
Годинама уназад, инжењери батерија и њихови савезници настоје да развију батерије јефтиније од доминантне литијум-јонске технологије, у нади да ће заузети део тржишта које годишње генерише 50 милијарди долара и даље расте.
Најновији фаворит међу истраживачима, стартаповима и инвеститорима – натријум-јонске батерије – привукао је велику пажњу након проблема са ланцима снабдевања изазваних пандемијом COVID-19, који су довели до драстичних осцилација цена литијума.
Међутим, како се наводи у студији објављеној у часопису Nature Energy, натријум-јонске батерије ће морати да пређу значајан пут пре него што постану конкурентне.
Предности и изазови натријум-јонских батерија
Натријум-јонске батерије често се сматрају јефтинијима и отпорнијима на поремећаје у ланцу снабдевања у поређењу са литијум-јонским. Ипак, иако имају велики потенцијал, суочавају се са озбиљним изазовима. Енергија коју могу да складиште по килограму обично је мања од оне код литијум-јонских батерија.
Дакле, чак и уз ниже цене материјала, цена по јединици ускладиштене енергије остаје виша, што може ограничити њихово комерцијално усвајање – осим уколико не дође до значајних истраживачких открића.
Студија, прва у оквиру партнерства између Прекорт института за енергетику и SLAC-Станфорд центра за батерије, идентификовала је најперспективнија подручја за напредак.
Нови програм, под називом STEER, процењује технолошки и економски потенцијал нових енергетских технологија и даје препоруке о томе шта треба развијати, где иновирати и како улагати у енергетски прелаз.
Процена тржишне одрживости натријум-јонских батерија
„Цена литијум-јонских батерија први пут је порасла 2022. године, што је изазвало узбуну због потребе за алтернативама. Натријум-јонска технологија тренутно је можда најперспективнији конкурент, а многе компаније већ најављују планове за масовну производњу натријум-јонских батерија, обећавајући ниже цене,“ рекао је Адриан Јао, водећи аутор студије и оснивач програма STEER, покренутог у октобру 2023. уз подршку америчког Министарства енергетике.
„Препознали смо да су процене о томе када и како би натријум-јонске батерије могле постати јефтиније од литијум-јонских углавном спекулативне, посебно јер цена литијум-јонских батерија наставља да пада,“ додао је Јао, који се вратио академији након осмогодишњег искуства као оснивач и технички директор стартапа за литијум-јонске батерије.
Препоруке за развој натријум-јонске технологије
Како би биле конкурентне у односу на јефтинију верзију литијум-јонске батерије познату као литијум-гвожђе-фосфат, студија наглашава неколико кључних праваца за развој натријум-јонских батерија.
Најважнији циљ је повећање енергетске густине без коришћења критичних минерала. Конкретно, потребно је достићи енергетске густине литијум-гвожђе-фосфата, али уз избегавање никла, који је тренутно скуп и широко коришћен у водећим натријум-јонским дизајнима.
„Наш главни циљ није био да предвидимо тачне године када ће натријум-јонске батерије постати конкурентне, већ да прикажемо утицај различитих тржишних сценарија на њихову одрживост,“ рекао је коаутор Вилијам Чу, који је такође директор Прекорт института за енергетику.
Утицај тржишних и технолошких фактора
Напредак у инжењерингу, према ауторима студије, има већи потенцијал за смањење трошкова натријум-јонских батерија од самог повећања обима производње.
Диверзификација технологија за складиштење енергије може значајно повећати отпорност глобалног ланца снабдевања, посебно у светлу ризика повезаних с литијум-јонским батеријама.
На пример, студија симулира како би конкурентност натријум-јонских батерија порасла у случају шокова у снабдевању графитом, кључним материјалом за литијум-јонске батерије, где Кина контролише преко 90% глобалног тржишта.
На тржишне прогнозе утичу и политике попут кинеских ограничења извоза графита, која су ступила на снагу 3. децембра 2024. године, као и забрана извоза других критичних минерала.
Даљи кораци
Програм STEER планира проширити своја истраживања на друге области енергетског прелаза, укључујући водоник, декарбонизацију индустрије и дуготрајно складиштење енергије. „Комбинацијом искуства у комерцијализацији, планирању технологија и системском приступу, STEER може идентификовати најперспективније путеве за енергетски прелаз,“ закључила је коауторка Сали Бенсен.
