Automobili koji sagorevaju benzin i dizel moraju biti zamenjeni obnovljivim alternativama ako se želi prevazići klimatska kriza. Električna vozila (EV) se široko smatraju najboljom dostupnom opcijom.
To je zato što električna vozila mogu da se napajaju obnovljivom električnom energijom iz mreže, izbegavajući potrebu za fosilnim gorivima. Oni mogu da skladište i oslobađaju ovu energiju sa skoro 100% efikasnosti, dok motor sa unutrašnjim sagorevanjem u većini modernih automobila može korisno da pretvori samo oko 30% energije iz goriva. EV se takođe mogu puniti hiljadama puta, nudeći doživotnu kilometražu sličnu konvencionalnim automobilima.
Ovaj inženjerski podvig je moguć zahvaljujući punjivoj bateriji.
Litijum-jonska je tehnologija baterija sa najvišim performansama komercijalno dostupna. Ali potražnja za ovim baterijama raste i cena sirovina za njihovu proizvodnju je visoka — cena samog litijum karbonata porasla je deset puta između kraja 2020. i 2022. Sa preko 84% poznatih nalazišta litijuma koncentrisanih u Argentini, Australiji, Čileu i Kini , obezbeđivanje sirovina za litijum-jonske baterije može biti teško i skupo za proizvođače.
Srećom, baterije zasnovane na natrijum jonima, a ne na litijumu, mogle bi da prevaziđu ove probleme – i na kraju dovedu do EV-a koji su jeftiniji za kupovinu.
Baterija se može zamisliti kao sendvič: njene dve elektrode (nazvane katoda i anoda) su kao kriške hleba koje sadrže punjenje elektrolita. Elektrolit je obično tečnost koja natapa svaku od elektroda i drži visoku koncentraciju jona rastvorenih u njoj.
Kada se baterija puni, joni se kreću prema anodi i čuvaju se unutra sve dok energija ne bude potrebna. Kada se automobil uključi, oni se pomeraju nazad u katodu, generišući električnu struju kroz spoljašnje kolo koje pokreće motore koji pokreću automobil napred.
Litijum je najbolji element za upotrebu jer su joni mali i lagani. To znači da se mogu čvrsto spakovati unutar elektroda i brzo se pomerati, proizvodeći baterije sposobne da se pune za samo 20 minuta.
Ali na drugom mestu je natrijum.
Pozicioniran odmah ispod litijuma u periodnom sistemu, natrijum deli mnoga hemijska svojstva, kao što je sposobnost da se brzo kreće kroz materijale baterija. Ali ima koristi od toga što ga ima 1000 puta više na Zemlji od litijuma.
Ključni materijal za izradu natrijum-jonskih baterija, natrijum karbonat (ili soda pepeo), može se naći ili u stenama i slanim jezerima ili se može napraviti u fabrikama od krečnjaka i soli. Oba ova minerala su široko dostupna i praktično neiscrpna.
Prelazak sa litijumskih na natrijum-jonske baterije mogao bi smanjiti zavisnost od kritičnih minerala i doneti jeftinije baterije. Ali da li su još dovoljno dobri da napajaju EV?
Sa jednim punim punjenjem, najnovije litijum-jonske baterije mogu napajati EV oko 300-400 milja.
Nažalost, natrijum joni su tri puta teži i za trećinu veći od litijumovih jona. To znači da elektrode u natrijum-jonskim baterijama moraju biti deblje i teže da bi zadržale istu količinu energije.
Nedavne inovacije znače da natrijumske baterije počinju da se takmiče sa nekim litijum-jonskim sistemima, posebno sa onima koji koriste litijum-gvozdene fosfatne katode, poznate u industriji kao LFP. Iako baterije koje sadrže LFP ne mogu da skladište energiju tako gusto kao najbolja tehnologija u klasi, ove baterije su sve veće važnosti jer su obično oko 20% jeftinije.
Dok se razvija niz natrijum-jonskih katoda, baterije koje imaju najviše energije koriste slojevite oksidne katode. Ove baterije su dovoljno dobre da isporuče jeftinija putnička EV koja mogu da pređu 150-250 milja. Nedavna analiza je pokazala da najnoviji paketi natrijum-jonskih baterija mogu čak i smanjiti cenu LFP baterija zahvaljujući njihovim jeftinijim sirovinama.
Rezultat je da natrijum-jonska tehnologija može da isporuči jeftina EV sa dovoljnim dometom da odgovara putnicima i gradskim vozačima posebno.
Kina je već prepoznala ovaj potencijal. Kineska kompanija za baterije CATL nedavno je otkrila da namerava da isporuči kineskom proizvođaču automobila Cheri natrijum-jonske baterije za novi model EV. Dva druga kineska proizvođača, HiNa i JAC grupa, takođe su najavila model sa natrijumovim pogonom koji ima domet od 155 milja, a navodno se prodaje za oko 10.000 američkih dolara (8.220 funti) u Kini.
Još uvek postoji značajan prostor za poboljšanje gustine energije natrijum-jonskih baterija.
Jedno usko grlo je katoda. Najbolji slojeviti oksidni katodni materijali mogu da pohranjuju samo upola manje natrijum jona od anoda, što zapravo znači da se mora koristiti dvostruko više katodnog materijala za balansiranje obe strane sendviča, dodajući težinu baterije.
Istraživanja su u toku kako bi se razvili novi katodni materijali koji mogu da skladište više natrijum jona u svojoj strukturi i da isporuče veći izlazni napon, što dovodi do poboljšanih dometa vožnje EV.
Natrijum-jonske baterije sada počinju da ulaze na tržište električnih vozila. Koliko će daleko ići u nadmetanju sa litijumskim baterijama kraćeg dometa, ostaje da se vidi i zavisi od ekonomskih vetrova i napretka nauke o materijalima.
Možete biti sigurni, barem, da ćete čuti mnogo više o natrijum-jonskim električnim vozilima.
