Σήμερα, οι περισσότερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κατασκευάζονται από ιόντα λιθίου, όμως οι εναλλακτικές με νάτριο θα μπορούσαν να κάνουν την τεχνολογία των μπαταριών πολύ φθηνότερη και να προσφέρουν και άλλα πλεονεκτήματα.
Η μπαταρία νατρίου της CATL σε έκθεση VCG/VCG via Getty Images
Η μπαταρία νατρίου της CATL σε έκθεση
VCG/VCG via Getty Images
Στις 5 Φεβρουαρίου, ένα μαύρο σεντάν έτρεχε με 95 χιλιόμετρα την ώρα σε μια παγωμένη πίστα στη βόρεια Κίνα, όταν έσκασε το λάστιχό του, αφήνοντας έναν λευκό ατμό να βγει στον αέρα των -32°C. Το αυτοκίνητο ακινητοποιήθηκε χωρίς να γλιστρήσει στο χιόνι. Η επίδειξη είχε στόχο να δείξει ότι ακόμη και στις πιο σκληρές συνθήκες δεν υπήρχε εμπόδιο για τη νέα σειρά ηλεκτρικών οχημάτων της Changan, στην οποία περιλαμβάνεται το πρώτο EV μαζικής παραγωγής με μπαταρία νατρίου.
Το μοντέλο Nevo AO6 της Changan αναμένεται να κυκλοφορήσει αργότερα μέσα στη χρονιά με μια νέα, πιο ισχυρή γενιά μπαταριών νατρίου που κατασκευάζει η μεγάλη εταιρεία αποθήκευσης ενέργειας CATL.
Γιατί η άποψή σας για τα μεταχειρισμένα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι πιθανότατα λανθασμένη
Παρότι οι περισσότερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κατασκευάζονται από λίθιο, ένα κρίσιμο ορυκτό, αυτός ο τύπος μπαταρίας φτιάχνεται από αλάτι, ένα πολύ πιο άφθονο — και άρα φθηνότερο — υλικό. Αν οι μπαταρίες νατρίου μπορούν να αποδίδουν σχεδόν το ίδιο καλά με χαμηλότερο κόστος, θα μπορούσαν να αμφισβητήσουν την κυριαρχία του λιθίου. Και αυτό ίσως ανοίξει τον δρόμο για άλλους τύπους μπαταριών, ώστε κάποια μέρα κάθε συσκευή να έχει τη δική της προτιμώμενη χημεία μπαταρίας.
«Αυτό είναι μόνο η αρχή της επανάστασης των μπαταριών, στην οποία θα δούμε να έρχονται στην αγορά πολλές νέες μπαταρίες που θα στοχεύουν σε ειδικά τμήματα», λέει η Maria Crespo-Ribadeneyra από το Queen Mary University of London. «Το νάτριο είναι ο πρωτοπόρος που μπορεί να αποδείξει ότι ένας κόσμος πέρα από το λίθιο είναι εφικτός.»
Παρότι ένας πρόδρομος της μπαταρίας νατρίου δημιουργήθηκε από τη Ford το 1966, οι εταιρείες άρχισαν να αναπτύσσουν σοβαρά την τεχνολογία μόνο τα τελευταία 15 χρόνια, καθώς η ηλεκτροδότηση του δικτύου και των αυτοκινήτων εκτίναξε τη ζήτηση για μπαταρίες ιόντων λιθίου. Η λειτουργία είναι η ίδια, αλλά στο ηλεκτρολύτη διαλύεται νάτριο αντί για λίθιο, ενώ τα ηλεκτρόδια είναι διαφορετικές ενώσεις.
Απαραίτητες ειδήσεις για τον πλανήτη μας, κατευθείαν στο inbox σας κάθε μήνα.
Όμως, επειδή το νάτριο είναι τρεις φορές βαρύτερο από το λίθιο, οι μπαταρίες νατρίου με την ίδια αποθηκευτική ικανότητα ζυγίζουν περισσότερο. Για πολύ καιρό, η προοπτική τους θεωρούνταν περιορισμένη στην αποθήκευση ενέργειας για το δίκτυο, αφού το επιπλέον βάρος δεν έχει σημασία σε μια μεγάλη εγκατάσταση, ή σε μικρά EV με περιορισμένη αυτονομία.
Ήδη έχουν κατασκευαστεί αρκετές μονάδες αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες νατρίου στην Κίνα, τη Γερμανία και τις ΗΠΑ. Η General Motors, η μεγαλύτερη αμερικανική αυτοκινητοβιομηχανία, συνεργάστηκε πρόσφατα με τη νεοφυή Peak Energy για να δημιουργηθούν κι άλλες. Η Peak Energy πουλά επίσης μπαταρίες νατρίου σε data centers, τα οποία μπορούν να τις χρησιμοποιούν για να αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια τις ώρες που είναι φθηνή. Η εταιρεία Eleven Energy έχει επίσης αρχίσει να εγκαθιστά οικιακές μπαταρίες νατρίου στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Τώρα, τα τεχνικά χαρακτηριστικά των μπαταριών νατρίου έχουν βελτιωθεί σε τέτοιο βαθμό, ώστε η τεχνολογία να μπορεί να μπει και στη γενική αγορά ηλεκτρικών οχημάτων. Πρόσφατη μελέτη του Moritz Schütte από το Aachen University στη Γερμανία και των συνεργατών του έδειξε ότι μια μπαταρία νατρίου της Hina ανταγωνίζεται τις μπαταρίες ιόντων λιθίου της Tesla σχεδόν σε όλους τους τομείς, αν και θα ήταν ακόμη κατά ένα τρίτο βαρύτερη.
Η CATL, πάντως, υποστηρίζει ότι η δική της μπαταρία νατρίου έχει ενεργειακή πυκνότητα 175 watt-hours per kilogram, τιμή που μπορεί να ανταγωνιστεί τις μπαταρίες λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού στα οικονομικά μοντέλα της Tesla και άλλων. Και αν και οι μπαταρίες νατρίου δεν έχουν ακόμη ξεπεράσει σε τιμή τις μπαταρίες λιθίου, αυτό θα μπορούσε να αλλάξει όσο η παραγωγή τους μεγαλώνει, σύμφωνα με τον Schütte.
«Η αύξηση της παραγωγής των μπαταριών νατρίου είναι γρήγορη», λέει. «Αυτό σημαίνει ότι το κόστος παραγωγής πέφτει όλο και περισσότερο. Τα υλικά γίνονται πιο εξελιγμένα με κάθε γενιά. Δεν ξέρουμε πού θα σταματήσει αυτό, σε ποια ενεργειακή πυκνότητα.»
Η εξόρυξη για τεχνολογίες ανανεώσιμης ενέργειας προκαλεί τεράστιες ζημιές. Υπάρχει λύση;
Το νάτριο έχει και άλλα πλεονεκτήματα. Η επεξεργασία του λιθίου απαιτεί πολλή ενέργεια και συχνά έχει μεγάλο αποτύπωμα άνθρακα. Η Κίνα ελέγχει το μεγαλύτερο μέρος αυτής της βιομηχανίας και οι προμήθειες θα μπορούσαν να διακοπούν σε μια γεωπολιτική σύγκρουση, όπως σε περίπτωση κρίσης γύρω από την Ταϊβάν. Επιπλέον, σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν, τα ιόντα λιθίου κινούνται πιο αργά μέσα στον ηλεκτρολύτη, γι’ αυτό και τα κινητά χάνουν φόρτιση στο κρύο. Στη ζέστη, ο ηλεκτρολύτης λιθίου μπορεί να αρπάξει φωτιά ή να εκραγεί.
Τα ιόντα νατρίου όμως παράγουν λιγότερη θερμότητα στις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, μειώνοντας τον κίνδυνο πυρκαγιάς, άρα και το κόστος για ψύξη. Επίσης σχηματίζουν ασθενέστερους δεσμούς με τον ηλεκτρολύτη, οπότε επιβραδύνονται λιγότερο στο κρύο.
Στην παρουσίαση στη βόρεια Κίνα, όπου επικρατούσε πολικό ψύχος, η CATL είπε ότι η μπαταρία νατρίου για EV διατηρεί το 90% της χωρητικότητάς της στους -40°C (-40°F). Όταν η μπαταρία κόπηκε στα δύο με πριόνι, δεν πήρε φωτιά και συνέχισε μάλιστα να τροφοδοτεί έναν λαμπτήρα.
Ο Elliot Richards, vlogger για ηλεκτρικά οχήματα με έδρα τη Σανγκάη που παραβρέθηκε στην παρουσίαση, αποκαλεί τη μπαταρία νατρίου «δολοφόνο του λιθίου». Ενώ τα ακριβά αυτοκίνητα είναι πιθανό να συνεχίσουν με λίθιο, το νάτριο θα μπορούσε να κυριαρχήσει στα οικονομικά EV, στα μοντέλα για ζεστά και κρύα κλίματα, στα φορτηγά μεταφοράς και στην αποθήκευση ενέργειας για δίκτυο και σπίτι, λέει.
«Όλοι υποτιμούμε, πιθανότατα, πόσο θα επηρεάσει αυτό την καθημερινή ζωή όλων μας», λέει. «Θα είναι πολύ φθηνότερο να έχεις [ένα EV] από ένα αυτοκίνητο εσωτερικής καύσης· θα είναι πολύ φθηνότερο να βάλεις μπαταρίες στο σπίτι σου· θα είναι πολύ φθηνότερο για τον πάροχο ενέργειας να παραδίδει ενέργεια στο σπίτι σου.»
Λάβετε μια εβδομαδιαία δόση ανακαλύψεων στο inbox σας. Θα σας κρατάμε επίσης ενήμερους για τα events και τις ειδικές προσφορές του New Scientist.
