Натрий-ионные аккумуляторы дешевле литий-ионных и не зависят от дефицитного сырья, но никогда не вытеснят литий из смартфонов и ноутбуков: по энергоемкости натрий всегда будет проигрывать. Зато для гигантских накопителей энергии на электростанциях он может оказаться оптимальным решением. Об этом «Газете.Ru» рассказал Олег Дрожжин, ведущий научный сотрудник кафедры электрохимии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, заведующий лабораторией материалов для электрохимических процессов.
Возможность запасать и литий, и натрий внутри структуры материалов открыл нобелевский лауреат Стэнли Уиттингем: в знаменитой статье 1976 года он представил и интеркаляцию лития, и интеркаляцию натрия в TiS2. Однако ион лития меньше и легче, поэтому его аккумуляторы энергоемче. Так, на несколько десятилетий про натрий практически забыли. Пока литий-ионные батареи ставили в телефоны, ноутбуки и плееры, альтернативы у лития и не было, напомнил химик.
Все изменилось, когда аккумуляторы пошли в электромобили, электробусы и грузовики, а затем начался бурный рост рынка систем накопления энергии для электростанций — емкостью в сотни мегаватт-часов и даже в несколько гигаватт-часов. Здесь масса и объем батареи уже не критичны, зато на первый план выходят цена и доступность компонентов, а лития на Земле не так много, и распределен он неравномерно: где-то, как в Боливии или Чили, его много, а в других странах, в том числе в России, — не очень.
«Если вы делаете гигаваттный накопитель для электростанции и разница в цене между литий-ионным и натрий-ионным аккумулятором будет, скажем, 30%, то выигрыш будет очень ощутимым – десятки миллионов долларов. При этом нет принципиальной разницы, будет ли он весить, условно, пять тысяч тонн или семь: вы поставите его куда-нибудь в поле рядом с электростанцией и про него забудете, только логистика обойдется чуть дороже», — объяснил Дрожжин.
В портативной электронике и беспилотниках, где важны каждый грамм веса и ватт-час запасенной энергии, литий останется «до тех пор, пока не сделают что-то еще более энергоемкое», добавил он.
Причин, по которым натрий до сих пор не заменил литий и в крупногабаритных накопителях, две. Первая — производство натрий-ионных аккумуляторов началось буквально пару лет назад и пока не сопоставимо по масштабам с литий-ионными, хотя планы китайских компаний огромны — порядка сотни гигаватт-часов в год.
Вторая — отсутствие статистики использования: про литий известно, как он ведет себя в разных приложениях, например электромобилях, в течение долгого срока эксплуатации – скажем, пять-десять лет, в различных условиях. Что же касается натрий-ионных батарей, то в реальной эксплуатации их еще слишком мало, и их «долговременная надежность и безопасность экспериментально пока не подтверждены», заключил Дрожжин.
Ранее сообщалось, что из куриных перьев ученые сделали долговечные накопители энергии.