4 minuty do pełnego naładowania. Chińska bateria sodowa robi furorę.

Przez lata lit był fundamentem rozwoju elektromobilności i magazynów energii. To na nim opiera się większość współczesnych akumulatorów stosowanych w samochodach elektrycznych, smartfonach czy systemach przechowywania energii. Coraz częściej pojawia się jednak pytanie, czy jego pozycja pozostanie niezagrożona. Najnowsze osiągnięcie chińskich naukowców sugeruje, że nadchodzi technologia, która może odegrać znacznie większą rolę, niż jeszcze niedawno przewidywano.

Chiński badacz Lu Yaxiang opracował akumulator z metalicznym sodem, który podczas testów można naładować zaledwie w około cztery minuty. To rezultat blisko dziesięciu lat prac nad technologią wykorzystującą jeden z najbardziej dostępnych pierwiastków na Ziemi. Osiągnięcie zostało już docenione przez władze Chin, a naukowiec otrzymał Młodzieżowy Medal Czwartego Maja, uznawany za najważniejsze wyróżnienie dla młodych badaczy w kraju.

Cztery minuty ładowania i tysiące cykli pracy

Największą uwagę zwraca czas uzupełniania energii. Prototyp wykorzystujący sód osiąga pełne ładowanie w około cztery minuty. Równie istotna okazuje się trwałość konstrukcji. Ogniwo zachowuje około 90 proc. swojej pierwotnej pojemności po dwóch tysiącach pełnych cykli ładowania i rozładowania.

Projekt wykorzystuje quasi-stały elektrolit w postaci żelu. Takie rozwiązanie poprawia odporność mechaniczną akumulatora i pozwala zachować sprawność nawet po wielokrotnym wyginaniu ogniwa. Tego typu konstrukcje od dawna uznawane są za jeden z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju nowoczesnych baterii. Problem w tym, że metaliczny sód jest bardzo reaktywny i możew być niestabilny przy wieokrotnym ładowaniu. Pełne ogniwo osiągnęło gęstość energii na poziomie 80,1 mAh/g przy tempie 15C, czyli do pełna w cztery minuty. Przy łagodniejszym tempie 3C zachowało 90 proc. początkowej pojemności po 2000 cykli.

Lu Yaxiang zdobył za przełomowe odkrycie najważniejszą nagrodę w Chinach dla młodych utalentowanych ludzi. 

Chiny chcą uniezależnić się od litu

Nowa technologia ma ogromne znaczenie nie tylko z powodów technicznych. Chiny pozostają jednym z największych producentów akumulatorów na świecie, jednak około 75 proc. wykorzystywanego litu pochodzi z importu.

Sód wygląda pod tym względem znacznie atrakcyjniej. Jest około 500 razy bardziej rozpowszechniony niż lit, można go pozyskiwać z wody morskiej, a jego wydobycie jest zdecydowanie tańsze. Dla Pekinu rozwój akumulatorów sodowych oznacza możliwość ograniczenia zależności od zagranicznych surowców i większą kontrolę nad własnym przemysłem energetycznym.

Gotion i CATL już zwiększają skalę produkcji

Prace prowadzone przez Lu Yaxianga nie są odosobnionym projektem badawczym. Najwięksi chińscy producenci akumulatorów intensywnie rozwijają własne technologie sodowo-jonowe. Firma Gotion zaprezentowała niedawno ogniwa osiągające gęstość energii na poziomie 261 Wh/kg oraz deklarowaną żywotność sięgającą nawet 20 tysięcy cykli. Takie parametry zaczynają zbliżać się do poziomu dobrze znanych akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych.

Równolegle CATL rozwija produkcję na przemysłową skalę. Producent podpisał kontrakt obejmujący dostawy baterii sodowych o łącznej pojemności 60 GWh dla magazynów energii w prowincji Fujian. To jeden z największych projektów tego typu na świecie.

W Chinach działa już nawet ogromny magazyn energii wykorzystujący tę technologię. Instalacja zajmuje powierzchnię porównywalną z piętnastoma boiskami piłkarskimi i dostarcza energię dla około 12 tysięcy gospodarstw domowych.

Rosnąca liczba wdrożeń pokazuje, że producenci przeszli od etapu laboratoryjnych demonstracji do budowy rzeczywistych systemów energetycznych. To jeden z najważniejszych momentów w rozwoju każdej nowej technologii magazynowania energii.

Lit nadal ma przewagę, ale dystans szybko maleje

Obecnie klasyczne ogniwa litowo-jonowe wciąż oferują wyższą gęstość energii. Najlepsze konstrukcje osiągają około 250–280 Wh/kg, podczas gdy większość komercyjnych baterii sodowych utrzymuje się w zakresie 150–175 Wh/kg.

Tempo postępów jest jednak wyjątkowo szybkie. Prototyp Gotion przekroczył już granicę 260 Wh/kg, a kolejne projekty pokazują, że różnice zaczynają się zmniejszać. Równocześnie producenci pracują nad poprawą trwałości, szybkości ładowania oraz kosztów produkcji.

Jeżeli producenci utrzymają obecne tempo rozwoju, baterie sodowo-jonowe mogą w ciągu najbliższych kilku lat stać się realną alternatywą dla części akumulatorów litowych wykorzystywanych w magazynach energii, samochodach miejskich oraz elektronice użytkowej. Pierwsze prognozy wskazują, że różnice cenowe między obiema technologiami mogą zacząć zanikać jeszcze przed końcem dekady, do pełnej komercjalizacji jeszcze jedak  bardzo daleko.