Sodíkové baterie se stávají realitou: Levná a hojná alternativa lithia se nabíjí za 15 minut

Poptávka po elektromobilech a systémech pro ukládání energie v síti neustále roste, což nutí výrobce baterií hledat alternativy k lithiu, které by byly levnější a snadněji dostupné.

Nová studie odhaluje, že nízkonákladové sodíkové baterie, které se již v Číně používají v automobilech a velkokapacitních systémech pro ukládání energie, dosahují většiny výkonnostních parametrů a kvality výroby srovnatelné s lithiovými bateriemi od Tesly. Tento vývoj je významný, protože sodík je mnohem hojnější a dostupnější než lithium, což by mohlo snížit náklady na suroviny pro výrobce a omezit rizika v dodavatelském řetězci spojená s drahými kovy.

Výzkum, který provedla německá univerzita RWTH Aachen a publikovala 28. května v časopise Physical Science (vydavatelství Cell Press), se zaměřil na baterie navržené společností Hina. Tato společnost, která vznikla jako spin-off Čínské akademie věd, již spolupracuje s automobilkami, jako je JAC, na dodávkách baterií pro elektromobily. Studie naznačuje, že jakmile budou tyto sodíkové (Na-iontové) baterie optimalizovány pro efektivnější nabíjení při nízkých teplotách a lepší fungování při vysokých energetických hustotách, mohly by představovat nákladově efektivní alternativu pro budoucí baterie v elektromobilech.

Moritz Schütte, výzkumník baterií z RWTH Aachen University, zdůraznil současné přednosti těchto článků, včetně jejich dobré uniformity, vysoké výkonnosti a silného výkonu při nízkých teplotách. Tyto vlastnosti je činí obzvláště atraktivními pro stacionární úložiště, síťové služby a vozidla s kratším dojezdem nebo komerční vozidla, kde jsou nižší náklady a dostupnost zdrojů důležitější než maximální dojezd.

Schütteho tým použil nedestruktivní techniku zvanou impedanční spektroskopie k posouzení uniformity 120 sodíkových bateriových článků. Dále testovali baterie při různých proudech a teplotách od -20 °C do 45 °C, aby zmapovali jejich výkon a energetické parametry v reálných podmínkách. Rentgenové záření bylo využito k prozkoumání vnitřní struktury baterie a následně byly články otevřeny pro měření rozměrů, složení a mikrostruktur elektrod. Vědci zjistili, že baterie využívá bezjazýčkový design a dvojitý hliníkový proudový kolektor, což snižuje odpor a zajišťuje rovnoměrné rozložení teploty – design, který zrcadlí současný design baterií Tesla. Schütte byl pozitivně překvapen uniformitou článků.

Navzdory těmto slibným výsledkům mají sodíkové baterie stále určitá omezení, zejména co se týče energetické hustoty a nabíjení při nízkých teplotách. Schütte poznamenal, že vysoký výkon byl lepší, než by se dalo očekávat od raného komerčního sodíkového produktu, ale nabíjení při nízkých teplotách zůstává jasnou slabinou. Pro aplikace vyžadující časté nabíjení při nízkých okolních teplotách bude klíčové vhodné tepelné řízení nebo provozní strategie. Výzkumníci také objevili neočekávaně vysoké a nerovnoměrně rozložené hladiny mědi v určitých katodových oblastech baterie, což vyvolává otázky ohledně její role ve výkonu a stárnutí.