Японці можуть покласти край дефіциту літію: вони пропонують натрій-іонні акумулятори (SIB) як перспективну альтернативу літій-іонним акумуляторам (LIB).
Найбільший позитив у тому, що завдяки достатку натрію на Землі, низькій його вартості та сприятливому окисно-відновному потенціалу світовий автопром відтепер не буде залежати від кількох родовищ та високих цін на добутий літій.
Експерти журналу Royal Society of Chemistry (Королівське хімічне товариство 2026) з посиланням на дослідження вчених Токійського наукового університету повідомляють, що такі висновки зроблено після проведення великої кількості досліджень катодних матеріалів на основі заліза.
До успіху прийшли через невдачі
На перших порах результати були невтішні, бо катоди SIB зіткнулися з кількома проблемами, що виливалося у низьку продуктивність акумулятора.
Однак це не зупинило досліди. Зрештою, вдалося підвищити структурну стабільність, сприяти швидкій кінетиці Na+ та досягти кращих електрохімічних характеристик.
Натрій-іонний акумулятор працює майже так само, як літій-іонний, але:
- замість іонів Li+ рухаються іони Na+;
- натрій дешевший і більш доступний, ніж літій.
Відтак натрій-іонні акумулятори (SIB) вважаються потенційною альтернативою літій-іонним акумуляторам (LIB) завдяки схожим принципам роботи, економічній ефективності, а також великій та стабільній доступності ресурсів натрію. І це вже позитив.
Технологія виробництва простіша і дешевша
Натрій для акумуляторів переважно виготовляють промисловим шляхом, а не добувають у чистому вигляді, оскільки він занадто активний і в природі зустрічається лише у сполуках.
Ось як це працює:
- Сировина (видобуток). Спочатку добувають солі натрію з морської води або підземних покладів. Це значно дешевше та екологічніше, ніж видобуток літію.
- Виробництво металу. Чистий метал, який потрібен для анодів або хімічних процесів, отримують шляхом електролізу розплавлених солей.
- Натрій-іонні акумулятори. У найсучасніших батареях використовують не чистий метал, а сполуки (іони) натрію, що інтегрують у катод і анод під час складного технологічного процесу виготовлення.
- Природні ресурси натрію добувають, а готову речовину для роботи батареї виготовляють на заводах.
Про які переваги йде мова
Постулат привабливості вчені побачили в тому, що іони натрію потребують менше енергії для формування енергетичних кластерів у нанопорах вуглецю відносно такого ж процесу в середовищі іонів літію. Це дає ряд переваг - вони тримають потенціал довше, що збільшує пробіг, а також заряджаються швидше, що мінімізує час силового відновлення батареї.
Окрім цього, вчені зазначають стійкість натрію до температурних коливань. Таким чином в умовах тріскучих морозів півночі та спеки півдня натрій-іонна батарея SIB будь-якої розмірної групи, у т.ч. для важких вантажних автомобілів, автобусів великої розмірної групи ефективніша.
Окремий фактор привабливості вбачається в стійкості до загоряння. Якщо літій-іонна батарея у разі займання в русі, під час стоянки чи зарядки практично не піддається гасіння на водою, ні піною чи іншими сучасними методами боротьби з відкритим вогнем, то натрій-іонний акумулятор у виграшів.
В чому позитив натрій-іонної батареї:
- мінімізовано самозаймання через «тепловий розгін»;
- не схильні до вибухів під час зіткнення автомобіля в аварії;
- не спалахує при ушкодженні зовнішніми факторами;
- має нижчу собівартість як сировини, її видобутку та переробки відносно літію;
- відсутність дефіцити покладів, як це маємо з літієм;
- нижча вартість електромобіля.
В очікуванні буму на електротягу
Низька вартість сировини та висока стабільність натрій-іонних акумуляторів виходять тепер на перший план для масштабних створень накопичувачів та зберігання енергії для електромобілів різних типів та розмірних груп.
Оскільки в електромобілях акумуляторна батарея допоки один з найдорожчих атрибутів комплектування, то з масовим випуском натрій-іонних батарей ціна на таку техніку відчутно впаде і це прискорить перехід на акумуляторні машини як в приватному секторі, так і в комерційному.
Постулат привабливості вбачається у кращому ціннику, більшій відстані пробігу, швидшій зарядці і поліпшеній пожежній безпеці.