Od litija k natriju: kako nova baterija spreminja pravila igre

Svet baterij in baterijskih tipov je verjetno ena najbolj dinamičnih komponent električne mobilnosti. Kemijskih sestavov baterij, ki se uporabljajo v električnih avtomobilih, je več. Še pred nekaj leti prevladujočo baterijo s katodo iz nikelj-manganovega oksida je vsaj v bolj množičnem segmentu začela izpodrivati baterija s katodo iz litij-železovega fosfata. V igri pa je nova rešitev, natrijeva baterija, ki naj bi jo »vsak čas« imeli nekateri kitajski avtomobili. Kako hitro in na katerem področju bo res množična?

Pri baterijah Kitajci veliko močnejši kot pri avtomobilih

Največ napovedi v tej smeri je doslej prišlo iz družbe Catl (Contemporary Amperex Limited Technology), kitajskega in svetovnega avtomobilskega baterijskega prvaka. Takšno Catlovo baterijo naj bi kmalu imeli avtomobili znamke Changan; Catl naj bi jo uporabljal tudi v rešitvi Choco-Swap, ko uporabnik električnega avtomobila na avtomatski postaji izpraznjeno baterijo v minuti zamenja za polno.

Z natrijevo baterijo se resno ukvarjajo tudi drugi kitajski tekmeci, kot je Hina, zagonsko podjetje, ki so ga leta 2017 ustanovili raziskovalci z ene vodilnih kitajskih univerz in se ukvarja izključno s tem tipom baterije. Potem je tu Gotion (sodeluje z Volkswagnom), prav tako naj bi vanjo veliko vlagal največji svetovni proizvajalec električnih avtomobilov BYD, ki tudi sam proizvaja baterije zanje. Natrijevo baterijo lahko nenazadnje uporabimo kot zagonsko baterijo v avtomobilih z motorjem z notranjim zgorevanjem in ta trend je že mogoče opaziti na Kitajskem, kjer ponujajo natrijeve zagonske baterije namesto svinčenih.

Robert Dominko: Natrijeva baterija je možna v več izpeljankah. FOTO: Gašper Boncelj

Glavna prednost te baterije je v tem, da zanjo ni več potreben litij, temveč natrijeva spojina. Prednost je tudi možnost zelo hitrega polnjenja in to, da zelo dobro deluje v mrazu. Slabša stran je, da za zdaj natrijeva baterija ni imela velike energijske gostote, glede cene prav tako še ni v kaki prednosti, a predvsem zato, ker še ni večje proizvodnje in ekonomije obsega.

Natrijeva baterija naj bi bila primerna za hranilnike in za mikromobilnost, celo za male avtomobile, lahke dostavnike in za gradbeno mehanizacijo.

Kitajci vedo, da dostopnost litija ni dobra

Glede kemijskih rešitev ni povsem enoznačna, teh je možnih več. Kot pravi Robert Dominko, vodja Laboratorija za moderne baterijske sisteme na Kemijskem inštitutu, je vsaj trenutno pri natrijevi bateriji mogočih nekaj kemijskih struktur, verjetno bo prevladala le ena.

»Najprej je bila v natrijevi bateriji za katodo uporabljena reducirana oblika berlinskega modrila (angl. prussian white), ki vsebuje natrij, železo, ogljik in dušik, a zdaj ni gotovo, da se bo ta izvedba komercialno uveljavila. Verjetno bo prevladala rešitev s katodo iz natrij-železovega pirofosfata (NFPP), anoda je tudi v tem primeru neurejen ogljik. Tu je še možnost bolj oksidne strukture katode (natrij-železo-manganov oksid, NMFO), a je pri tej treba še kaj doseči glede izpolnjevanja visokih varnostnih standardov, ki po novem veljajo na Kitajskem,« pojasnjuje Dominko.

Dodaja, da je na drugi strani veliko prizadevanj, da bi se v natrijevi bateriji anoda uredila tako, da bo imela namesto neurejenega ogljika neki strukturirani tokovni nosilec, na katerega se bo s katode nalagal natrij in se potem vračal nazaj: »Če bi vse to uspelo, bi v natrijevi baterijski celici dosegli takšno energijsko gostoto (okoli 175 Wh/kg), kot jo ima baterija s katodo iz litij-železovega fosfata (LFP).«

Kdaj in na katerem področju se bo torej res uveljavila natrijeva baterija? Kot pravi Dominko, je to zahtevno vprašanje, saj je bilo razvoja na področju baterij v zadnjih letih zelo veliko in bil je zelo hiter. Nekatere kemijske rešitve, kot je katoda LFP, v katere je bilo vloženega veliko raziskovalnega truda in nenazadnje sredstev, je treba vendarle šele amortizirati in vprašanje je, ali se splača že takoj z vso močjo kreniti v nekaj novega, kot je natrijeva baterija. Po drugi strani se električna mobilnost na Kitajskem enormno razvija.

»Kitajci vedo, da dostopnost do zalog litija ni zelo dobra, tako da s prizadevanji vendarle gredo v smer natrijeve baterije. Vsekakor že zaradi potreb takšnega tipa baterije za hranilnike. Malce bolj negotovo je, ali in kako hitro se bo natrijeva baterija uveljavila v vozilih in v gradbeni mehanizaciji,« sklene sogovornik.