Czy samochody elektryczne będą napędzane solą?

W kwestii rewolucji w świecie baterii cały czas mówiło się o akumulatorach ze stałym elektrolitem, jednak co ciekawe główny producent ogniw – firma CALT upatruje przyszłości gdzie indziej. Chińska firma zaczęła mocno inwestować w baterie sodowo-jonowe, które mają znacząco uprościć proces produkcji ułatwiając pozyskiwanie surowca. Co prawda baterie tego typu nadal wiążą się z pewnymi bateriami, jednak coraz więcej firm zaczyna skłaniać się w te stronę. Wszystko dlatego, że sód jest praktycznie wszędzie i każdy z nas posada go w domu.

Sól jako surowiec energetyczny

Sód, będący jednym z głównych składników soli kuchennej, to pierwiastek szeroko dostępny. Jego pozyskanie jest znacznie prostsze i mniej inwazyjne dla środowiska niż w przypadku litu, który występuje w ograniczonych złożach, a jego wydobycie wiąże się z degradacją krajobrazu i emisją zanieczyszczeń. W przeciwieństwie do tego, sól może być pozyskiwana z morza i innych źródeł wodnych, co sprawia, że wiele państw – zwłaszcza nadmorskich – może produkować sód bez potrzeby importu.

Z ekonomicznego punktu widzenia baterie sodowe mają potencjał do obniżenia kosztów zarówno produkcji, jak i eksploatacji. Dodatkowo, ponieważ sód nie podlega takim ograniczeniom geopolitycznym jak lit, jego wykorzystanie może ograniczyć wpływ zewnętrznych czynników politycznych, takich jak sankcje czy wojny handlowe. To zwiększa bezpieczeństwo dostaw i stabilność cen na rynku surowców.

Nie oznacza to jednak, że przejście na sód będzie natychmiastowe. Baterie sodowo-jonowe cechują się niższą gęstością energetyczną – są mniej pojemne niż ich litowe odpowiedniki. Obecnie różnica ta wynosi około 33%, choć jeszcze niedawno była znacznie większa. Postęp technologiczny powoduje jednak szybkie zmniejszanie tej różnicy, co czyni sód coraz bardziej atrakcyjnym.

Zalety funkcjonalne baterii sodowo-jonowych

Choć sodowe baterie przegrywają z litowymi pod względem gęstości energii, mają inne przewagi technologiczne. Po pierwsze, są bardziej odporne na działanie ekstremalnych temperatur. Podczas gdy litowo-jonowe ogniwa tracą znaczną część swojej pojemności przy temperaturach poniżej zera, baterie sodowe pozostają wydajne nawet przy –40°C. To mogłoby rozwiązać wiele problemów, z którymi obecnie borykają się samochody elektryczne.

Po drugie, baterie sodowe są mniej podatne na samozapłon. Choć ryzyko zapłonu baterii litowych w codziennym użytkowaniu jest niewielkie, nie można go całkowicie wykluczyć, a to jest szczególnie istotne w przypadku dużych magazynów energii, gdzie setki ogniw są zgromadzone blisko siebie. Mniejsze ryzyko pożarów w takich instalacjach może mieć kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa infrastruktury energetycznej.

Trzecią zaletą sodowych ogniw jest ich potencjalna łatwość adaptacji do istniejącej infrastruktury produkcyjnej. Ponieważ konstrukcja ogniw sodowych przypomina litowe, wiele elementów linii produkcyjnych może zostać wykorzystanych bez konieczności ich gruntownej przebudowy.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: GM i Ford mają technologię, która zakończy chińską dominację? 

Rynkowe sygnały zainteresowania

Firma CALT nie jest jedyną, która dostrzega potencjał w sodowych ogniwach. Konkurencyjna firma BYD, znana z produkcji samochodów i właśnie baterii, ogłosiła budowę fabryki sodowych akumulatorów o mocy produkcyjnej 30 GWh, która ma ruszyć do 2027 roku. Celem BYD jest przede wszystkim rozwój tańszych magazynów energii, które miałyby kosztować nawet 70% mniej niż te oparte na litowych ogniwach.

Również inne firmy z Chin zaczynają inwestować w ten segment rynku, dostrzegając jego potencjał ekonomiczny i technologiczny. W Stanach Zjednoczonych firma Natron Energy opracowała ogniwa sodowe, które można ładować dziesięciokrotnie szybciej niż litowe. Choć nie podano danych dotyczących pojemności tych baterii, szybkie ładowanie może znacząco poprawić komfort użytkowania, szczególnie w zastosowaniach przemysłowych.

Natron Energy inwestuje również w rozwój produkcji. Już teraz posiada zakład o zdolności 600 MWh, a w planach jest nowa fabryka o potencjale 24 GWh. Te liczby sugerują, że zainteresowanie technologią nie ogranicza się do fazy eksperymentalnej, lecz wkracza w etap przygotowań do skali przemysłowej.

Eksperymenty materiałowe i przyszłość technologii

Rozwój baterii sodowych to nie tylko kwestia samego pierwiastka, ale również badań nad nowymi komponentami ogniw. Przykładem są prace amerykańskiego Dinca Lab, które zaproponowało zamiennik dla kobaltowych katod w postaci związku organicznego – bis-tetraamino benzochinonu. Związek ten, oparty na węglu, wodorze i azocie, ma potencjał obniżenia kosztów produkcji o ponad 60% i uniezależnienia się od trudno dostępnych metali ziem rzadkich.

Rozwiązania opracowane przez Dinca Lab działają zarówno w ogniwach litowych, jak i sodowych, co czyni je uniwersalnym komponentem przyszłych technologii magazynowania energii. Projekt ten został współfinansowany przez Lamborghini, co sugeruje realne zainteresowanie branży motoryzacyjnej nowymi rozwiązaniami materiałowymi.

Choć jest to jeszcze technologia laboratoryjna, jej istnienie potwierdza intensywność badań nad każdym elementem ogniw. Nie chodzi już tylko o wymianę jednego pierwiastka, lecz o całościową optymalizację budowy baterii – od anody po katodę.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: Ultraszybkie ładowarki elektryków niebawem w Europie

Bariery i ryzyko

Mimo pozytywnych sygnałów, przed sodowymi bateriami stoją też wyzwania. Jednym z nich jest historia firmy Northvolt, która miała produkować akumulatory również w Polsce, a ostatnio ogłosiła upadłość w związku z ogromnymi problemami finansowymi. Choć nie były one związane bezpośrednio z sodowymi technologiami, sytuacja ta pokazuje, że ambitne plany nie zawsze kończą się sukcesem. Problemy logistyczne i zarządcze mogą znacząco spowolnić wdrażanie nowych rozwiązań.

Drugą przeszkodą są zmieniające się ceny surowców. W ostatnich trzech latach znacząco spadły ceny litu, co chwilowo obniża presję na szukanie alternatyw. Inwestowanie w rozwój nowych technologii w sytuacji taniejącego litu może być mniej opłacalne dla wielu firm, przynajmniej w krótkim okresie.

Najważniejszym jednak wyzwaniem jest konieczność osiągnięcia odpowiedniej skali produkcji. Bez masowej produkcji ceny ogniw sodowych nie spadną na tyle, by konkurować z litowymi. Dopiero upowszechnienie technologii może zrównoważyć obecne ograniczenia, takie jak niższa gęstość energii.

Gdzie baterie sodowe mogą mieć sens?

Sodowe ogniwa mogą znaleźć zastosowanie tam, gdzie masa i objętość nie są kluczowe – na przykład w stacjonarnych magazynach energii dla OZE. Ich odporność na temperatury i niższe ryzyko zapłonu czynią je idealnymi do zastosowań przemysłowych i infrastrukturalnych.

Również sektor motoryzacyjny może w przyszłości wykorzystywać ogniwa sodowe w pojazdach z napędem EREV (Extended-Range Electric Vehicle), gdzie głównym źródłem energii jest silnik spalinowy, a bateria służy jedynie jako wsparcie. W takich konfiguracjach wysoka gęstość energetyczna nie jest konieczna, a niższy koszt i większe bezpieczeństwo mogą okazać się decydujące.

Podsumowując, baterie sodowo-jonowe to technologia z dużym potencjałem, która jednak wymaga dalszego rozwoju i wsparcia inwestycyjnego. Ich sukces zależy nie tylko od parametrów technicznych, ale także od globalnych decyzji ekonomicznych, regulacyjnych i politycznych. Choć dziś nie są jeszcze gotowe, by wyprzeć ogniwa litowe, stanowią realną alternatywę w świecie zmierzającym ku transformacji energetycznej.