Natrijum-jonske baterije predstavljaju obećavajuću, jeftiniju i otporniju alternativu litijum-jonskim tehnologijama, ali postizanje tržišne konkurentnosti zahteva značajan tehnološki napredak i povoljne tržišne uslove, navodi nova studija koju predvodi Stenford.
Natrijum-jonske baterije su favorit među istraživačima
Godinama unazad, inženjeri baterija i njihovi saveznici nastoje da razviju baterije jeftinije od dominantne litijum-jonske tehnologije, u nadi da će zauzeti deo tržišta koje godišnje generiše 50 milijardi dolara i dalje raste.
Najnoviji favorit među istraživačima, startapovima i investitorima – natrijum-jonske baterije – privukao je veliku pažnju nakon problema sa lancima snabdevanja izazvanih pandemijom COVID-19, koji su doveli do drastičnih oscilacija cena litijuma.
Međutim, kako se navodi u studiji objavljenoj u časopisu Nature Energy, natrijum-jonske baterije će morati da pređu značajan put pre nego što postanu konkurentne.
Prednosti i izazovi natrijum-jonskih baterija
Natrijum-jonske baterije često se smatraju jeftinijima i otpornijima na poremećaje u lancu snabdevanja u poređenju sa litijum-jonskim. Ipak, iako imaju veliki potencijal, suočavaju se sa ozbiljnim izazovima. Energija koju mogu da skladište po kilogramu obično je manja od one kod litijum-jonskih baterija.
Dakle, čak i uz niže cene materijala, cena po jedinici uskladištene energije ostaje viša, što može ograničiti njihovo komercijalno usvajanje – osim ukoliko ne dođe do značajnih istraživačkih otkrića.
Studija, prva u okviru partnerstva između Prekort instituta za energetiku i SLAC-Stanford centra za baterije, identifikovala je najperspektivnija područja za napredak.
Novi program, pod nazivom STEER, procenjuje tehnološki i ekonomski potencijal novih energetskih tehnologija i daje preporuke o tome šta treba razvijati, gde inovirati i kako ulagati u energetski prelaz.
Procena tržišne održivosti natrijum-jonskih baterija
„Cena litijum-jonskih baterija prvi put je porasla 2022. godine, što je izazvalo uzbunu zbog potrebe za alternativama. Natrijum-jonska tehnologija trenutno je možda najperspektivniji konkurent, a mnoge kompanije već najavljuju planove za masovnu proizvodnju natrijum-jonskih baterija, obećavajući niže cene,“ rekao je Adrian Jao, vodeći autor studije i osnivač programa STEER, pokrenutog u oktobru 2023. uz podršku američkog Ministarstva energetike.
„Prepoznali smo da su procene o tome kada i kako bi natrijum-jonske baterije mogle postati jeftinije od litijum-jonskih uglavnom spekulativne, posebno jer cena litijum-jonskih baterija nastavlja da pada,“ dodao je Jao, koji se vratio akademiji nakon osmogodišnjeg iskustva kao osnivač i tehnički direktor startapa za litijum-jonske baterije.
Preporuke za razvoj natrijum-jonske tehnologije
Kako bi bile konkurentne u odnosu na jeftiniju verziju litijum-jonske baterije poznatu kao litijum-gvožđe-fosfat, studija naglašava nekoliko ključnih pravaca za razvoj natrijum-jonskih baterija.
Najvažniji cilj je povećanje energetske gustine bez korišćenja kritičnih minerala. Konkretno, potrebno je dostići energetske gustine litijum-gvožđe-fosfata, ali uz izbegavanje nikla, koji je trenutno skup i široko korišćen u vodećim natrijum-jonskim dizajnima.
„Naš glavni cilj nije bio da predvidimo tačne godine kada će natrijum-jonske baterije postati konkurentne, već da prikažemo uticaj različitih tržišnih scenarija na njihovu održivost,“ rekao je koautor Vilijam Ču, koji je takođe direktor Prekort instituta za energetiku.
Uticaj tržišnih i tehnoloških faktora
Napredak u inženjeringu, prema autorima studije, ima veći potencijal za smanjenje troškova natrijum-jonskih baterija od samog povećanja obima proizvodnje.
Diverzifikacija tehnologija za skladištenje energije može značajno povećati otpornost globalnog lanca snabdevanja, posebno u svetlu rizika povezanih s litijum-jonskim baterijama.
Na primer, studija simulira kako bi konkurentnost natrijum-jonskih baterija porasla u slučaju šokova u snabdevanju grafitom, ključnim materijalom za litijum-jonske baterije, gde Kina kontroliše preko 90% globalnog tržišta.
Na tržišne prognoze utiču i politike poput kineskih ograničenja izvoza grafita, koja su stupila na snagu 3. decembra 2024. godine, kao i zabrana izvoza drugih kritičnih minerala.
Dalji koraci
Program STEER planira proširiti svoja istraživanja na druge oblasti energetskog prelaza, uključujući vodonik, dekarbonizaciju industrije i dugotrajno skladištenje energije. „Kombinacijom iskustva u komercijalizaciji, planiranju tehnologija i sistemskom pristupu, STEER može identifikovati najperspektivnije puteve za energetski prelaz,“ zaključila je koautorka Sali Bensen.
