Обилие минералов
Натрий-ионные батареи обладают ключевым преимуществом с точки зрения доступности минералов. Цены на литий взлетели до более чем 80 000 долларов США за тонну в 2022 году из-за геополитической напряженности, проблем с поставками после COVID-19 и возросшего спроса. Это подчеркнуло хрупкость цепочки поставок, в которой доминирует Китай, контролирующий более 93% переработки графита и более 80% мирового производства на гигафабриках.
Хотя цены на литий с тех пор упали примерно до 10 000 долларов США за тонну, карбонат натрия остается значительно дешевле. Это означает меньшие затраты на материалы и меньшую подверженность перебоям в поставках. Натрий также широко доступен и может быть получен из таких распространенных материалов, как трона или соль, что делает его идеальным кандидатом для внутреннего производства.
В отчете IDTechEx «Натрий-ионные батареи 2025-2035: технологии, игроки, рынки и прогнозы» делается вывод, что если цены на литий снова поднимутся выше 50 000 долларов США за тонну, ценовое преимущество натрий-ионных батарей станет еще более очевидным.
Немедленная совместимость
Натрий-ионные батареи обладают высокой совместимостью с существующими процессами производства литий-ионных батарей. Зачастую их можно производить с использованием тех же форм-факторов и оборудования, что позволяет быстрее и экономичнее масштабировать производство. Однако совместимость зависит от химического состава. Некоторые материалы, такие как слоистые оксиды и аналоги прусской сини, чувствительны к влажности и требуют обработки в сухих помещениях, чтобы предотвратить потерю производительности из-за реакций с водяным паром.
Натрий-ионные элементы также обладают более низкой плотностью энергии, а это значит, что для хранения того же количества энергии требуется больше элементов. Это увеличивает требования к оборудованию и повышает себестоимость производства примерно на 15%. Тем не менее, натрий-ионные элементы могут использовать значительную часть цепочки поставок литий-ионных элементов, поскольку общие процессы и инфраструктура обеспечивают ценный способ быстрого выхода на промышленный уровень.
Совместимость при производстве натрий-ионных и литий-ионных элементов зависит от химического состава. Источник: IDTechEx
Преимущества в области безопасности
В отличие от литий-ионных элементов, натрий-ионные батареи можно транспортировать с нулевым уровнем заряда. Это снижает риск возгорания во время транспортировки и делает доставку более безопасной, простой и дешевой. Это ключевое логистическое преимущество, особенно для глобальных цепочек поставок.
В натрий-ионных батареях обычно используются аноды из твердого углерода. Поскольку натрий не интеркалирован в графит, это позволяет использовать различные растворители электролита, такие как пропиленкарбонат (ПК), который имеет высокую температуру воспламенения и широкий диапазон текучести. Хотя он, как правило, небезопасен в литий-ионных системах, он хорошо работает в натрий-ионных элементах. ПК может заменить более легковоспламеняющиеся растворители, такие как диэтилкарбонат (ДЭК) и диметилкарбонат (ДМК), улучшая термическую стабильность и безопасность.
Тем не менее, общее утверждение о том, что натрий-ионные батареи всегда безопаснее литий-ионных, не совсем верно. Безопасность в значительной степени зависит от используемого химического состава. Например, слоистые оксидные материалы, такие как NFPP или NFM, ведут себя по-разному в условиях неправильной эксплуатации. Эти различия более подробно обсуждаются в полном отчете IDTechEx, который включает данные испытаний ARC от нескольких разработчиков натрий-ионных батарей.
В условиях перегрева натрий-ионные элементы, как правило, переходят в состояние теплового разгона при более высоких температурах и развивают его медленнее, чем литий-ионные элементы, что обеспечивает дополнительную безопасность при определенных условиях.
Автор: Шазан Сиддики, ведущий технологический аналитик IDTechEx
