Chiński CATL pochwalił się pierwszą generacją ogniw sodowo-jonowych i działającą z ich wykorzystaniem prototypową baterią. Od kilku lat różne ośrodki naukowe prezentowały wstępne wersje ogniw, tymczasem CATL chce do 2023 roku uruchomić łańcuch dostaw do ich produkcji. Czyli ma zamiar przygotować się do ich masowego wytwarzania i wprowadzić je na rynek.
Ogniwa Li-ion a Na-ion (Na+) w wydaniu CATL
Ogniwa sodowo-jonowe – co oczywiste – zamiast litu wykorzystują kolejnego członka grupy litowców, sód (Na). Sód jest jednym z najczęściej występujących pierwiastków w skorupie ziemskiej, znajdziemy go też w wodzie morskiej, jego pozyskanie jest znacznie łatwiejsze niż litu. Ogniwa Na-ion są zatem tańsze w produkcji, przynajmniej gdy chodzi o surowce.
Ale sód ma też wady. Zgodnie z komunikatem CATL, gęstość energii ogniw sodowo-jonowych wynosi do 0,16 kWh/kg jest więc niemal dwukrotnie niższa niż najlepszych ogniw litowo-jonowych. Ponadto użycie sodu oznacza konieczność stosowania „ostrzejszych wymogów”, gdy chodzi o strukturę i zachowanie ogniw. Ma to związek z rozmiarami jonów sodu, które są o 1/3 większe niż jony litu, a przez to bardziej rozpychają anodę – aby zapobiec jej uszkodzeniom CATL opracowało porowatą anodę z „twardego węgla”.
Następna generacja ogniw Na-ion CATL ma osiągnąć gęstość energii wynoszącą 0,2 kWh/kg lub wyższą, zaczną one deptać po piętach ogniwom litowo-żelazowo-fosforanowym (LiFePO4). Już teraz ogniwa sodowo-jonowe ładują się do 80 procent w 15 minut, co jest doskonałym wynikiem – najlepsze masowo produkowane ogniwa Li-ion są na poziomie 18 minut, a poniżej tej wartości udało się zejść w laboratoriach.
Technologia wytwarzania ogniw Na-ion ma być kompatybilna z technologią znaną z ogniw Li-ion, więc linie produkcyjne będzie można konwertować między zastosowaniem sodu i litu, podkreśla CATL. Nowe ogniwa mają mieć też lepszą wydajność w niskich i zmieniających temperaturach, przy -20 stopniach Celsjusza powinny utrzymywać 90 procent (!) pierwotnej pojemności, tymczasem baterie LFP w takich warunkach mają zaledwie 30 procent pojemności wykazywanej w temperaturze pokojowej.
CATL zaprezentował baterię opartą na ogniwach Na-ion i nie wyklucza, że w przyszłości wprowadzi na rynek rozwiązania hybrydowe. Połączenie w tej samej obudowie ogniw Li-ion i Na-ion miałoby pozwolić na skorzystanie z zalet obu rozwiązań w zależności od panujących warunków.
Nota od redakcji www.elektrowoz.pl: pierwsze prototypowe ogniwa Na-ion zamknięte w komercyjnych obudowach 18650 pokazał francuski Komitet ds. Energii Atomowej i Alternatywnych Źródeł Energii, CEA, w 2015 roku (źródło). Miały one gęstość energii wynoszącą 0,09 kWh/kg.
