Natrijum-jonske baterije: skladištenje energije bez upotrebe strateških sirovina

Kina dominira globalnim lancem snabdevanja kritično važnim mineralima za proizvodnju baterija za električna vozila. Švedska grupacija Northvolt je napravila natrijum-jonske baterije. One ne sadrže strateške sirovine i imaju daleko manji ugljenični otisak od konvencionalnih te su prilika za smanjenje zavisnosti od uvoza iz Kine.

Northvolt je nedavno predstavio svoju stacionarnu natrijum-jonsku bateriju kao najsavremenije rešenje. Sigurnija je, isplativija i održivija od konvencionalnih jer ne sadrži litijum, nikl, mangan niti kobalt i proizvodi se od sirovina kojih ima u izobilju na globalnom tržištu, kažu u kompaniji.

Northvoltova natrijum-jonska baterija ima tvrdu ugljeničnu anodu i katodu od materijala koji se naziva pruska bela. On se proizvodi od lako dostupnih sirovina, uključujući natrijum i gvožđe.

Sa druge strane, litijum-jonske baterije imaju anodu od grafita i metalne okside (kobalt, nikl ili mangan) ili fosfat gvožđa kao katodni materijal.

Northvolt je primetio da će zamena grafita tvrdim karbonom smanjiti ugljenični otisak baterije na 10 do 20 kilograma CO2 po kilovat-satu. Konvencionalne baterije imaju 100-150 kilograma CO2 po kilovat-satu.

Natrijum je jedna od najzastupljenijih i geografski najrasprostranjenijih sirovina

Za razliku od litijuma, natrijum je jedan od najzastupljenijih i geografski najrasprostranjenijih resursa na Zemlji. Nalazi se u kamenim solima i slaništima širom sveta, što ga čini znatno jeftinijim.

Pored visoke cene litijuma, kopanje litijumskih ruda i ekstrakcija isparavanjem iz slaništa ozbiljno narušavaju životnu sredinu i smanjuju rezerve vode. Za razliku od tog alkalnog metala, natrijum se jednostavno može dobiti elektrolizom kuhinjske soli.

U kompaniji ističu da natrijum-jonske baterije mogu da izdrže tri puta veću izloženost toploti od litijumskih, što ih čini posebno atraktivnim za skladištenje energije na tržištima kao što su Indija, Bliski istok i Afrika.

Ako se pitate iz kog razloga su onda litijumske baterije zastupljenije, litijum je najlakši metal u periodnom sistemu elemenata. Nalazi se odmah nakon vodonika i helijuma, koji su pri standardnim uslovima u gasovitom stanju. Gustina litijuma je 0,534 grama po kubnom centimetru, upola manja od vode.

Zbog ove osobine, litijumske baterije istu količinu energije uskladište u manjoj masi i zapremini materijala nego druge vrste.

Northvoltova nova baterija ima gustinu energije od 160 vat-sati po kilogramu. Kompanija je naglasila da će raditi na unapređenju svojih rešenja kako bi njene baterije mogle da se koriste i u električnim vozilima.

Litijumske baterije za električna vozila imaju gustinu energije od 250 do 300 vat-sati po kilogramu, skoro duplo više nego natrijumske.

Northvolt otvara gigafabriku baterija za električne automobile u Nemačkoj

Peter Karlson, generalni direktor Northvolta, naglasio je značaj natrijum-jonskih baterija u ubrzavanju globalne energetske tranzicije. Prepoznala ga je i Evropska komisija, koja je Nemačkoj upravo odobrila plan paketa državne pomoći od 902 miliona evra Northvoltovoj gigafabrici baterija za električna vozila.

Ovo je prva mera odobrena u skladu sa Privremenim okvirom za krizne situacije i tranziciju, kojeg je komisija usvojila prošle godine kako bi podržala mere u sektorima ključnim za ubrzanje zelene tranzicije.

Northvolt bi bez tih podsticaja svoju fabriku podigao u Sjedinjenim Američkim Državama, koje grantove za dekarbonizaciju odobravaju merama omogućenim Zakonom o smanjivanju inflacije (IRA) iz 2022. godine.

Fabrika će biti otvorena u gradu Hajde u nemačkoj pokrajini Šlezvig-Holštajn, a početak proizvodnje je planiran za 2026. godinu.

„Proizvodnja opreme bez neto emisija u Evropi je strateški interes evropske privrede i društva. Izuzetno je značajna za postizanje naših ciljeva u čistoj mobilnosti, održivosti i konkurentnosti“, rekla je potpredsednica Evropske komisije zadužena za politiku konkurencije Margrete Vestager.

Mogu li natrijum-jonske baterije da smanje zavisnost od Kine

Kina dominira globalnim lancem snabdevanja strateškim mineralima potrebnim za električna vozila kao i od izrade osnovnog materijala do ćelija i komponenti baterija te samom auto-industrijom.

Kina proizvodi tri četvrtine svih litijum-jonskih baterija i ključni je igrač u isporuci u tom segmentu i za komponente za električna vozila. Iako samo 15 odsto litijuma potiče iz te zemlje, ona drži skoro 60 odsto globalnog kapaciteta prerade u sektoru baterija.

Porast prodaje električnih vozila u Kini izazvao je zabrinutost da će ona steći nedostižnu nadmoć. Pritom je ograničila izvoz grafita. Taj materijal je zbog svoje električne provodljivosti nezamenljiv u proizvodnji litijum-jonskih baterija.

Štaviše, čini se da će Kina prednjačiti i u proizvodnji natrijum-jonskih baterija i električnih automobila na takav pogon.

BYD prodaje više električnih vozila od Tesle

Kineska kompanija BYD je u poslednjem kvartalu 2023. prodala više električnih automobila nego Tesla, a početkom godine je započela izgradnju najveće svetske fabrike natrijum-jonskih baterija. Takođe, serijsku proizvodnju prvih električnih automobili sa natrijum-jonskim baterijama pokrenule su dve kineske kompanije.

Grupacija JAC je preko svog novog brenda Yiwei predstavila jedan model sa natrijum-jonskom baterijom koju proizvodi HiNa Battery Technology. Kapacitet joj je 23,2 kilovat-sata, a domet 230 kilometara. Kompanija je najavila da će unapređena verzija, 300 kilometara, biti puštena u prodaju u drugoj polovini godine.