Натрий-ионный аккумулятор

Схема натрий-ионного аккумулятора
Натрий-ионный аккумулятор типоразмера 18650

Натрий-ионный аккумулятор (Na-ion) — тип электрического аккумулятора, который имеет близкие к литий-ионному аккумулятору энергетические характеристики, но стоимость применяемых в нём материалов значительно ниже (натрий примерно в 50 раз дешевле лития).

Преимуществом натрий-ионных батарей является безвредность разряда до нуля, что делает более безопасной их перевозку и хранение[1]. Также натрий-ионные батареи обладают преимуществами при низких температурах по сравнению с литий-ионными батареями.[2]

По состоянию на апрель 2025 года в мире продаются коммерческие натрий-ионные автомобильные аккумуляторы, а также электромобили с натрий-ионными тяговыми батареями. Однако эти продукты занимают небольшую долю на рынке, уступая линий-ионным батареям.[3] Также в небольших масшатабах натрий-ионные батареи используются в системах для накопления электроэнергии[4], включая бытовые пауэрбанки.[5]

История

Разработка натрий-ионных аккумуляторов началась ещё в 1970-х годах, но литий-ионные батареи показались производителям более многообещающими[6].

В начале 2015 года была выпущена первая Na-Ion батарею в формате батареи 18650)[7]. Продолжение исследований швейцарскими учёными позволило в 2017 году получить значительно большую стабильность ёмкости по числу циклов заряд-разряд[8].

Трудность в замене лития более дешёвым натрием возникла из-за разницы размеров катионов натрия Na+ и лития Li+ — больший диаметр первых затруднял создание сепараторов.

В ноябре 2017 французская компания Electrochemical Energy Storage (RS2E) анонсировала новую улучшенную батарею формата 18650, имеющую напряжение 3,5 В, удельную ёмкость 90 Вт*ч/кг, количество циклов заряд-разряд более 2000 без существенной потери ёмкости, что соответствует примерно 10 годам эксплуатации[9][10].

Натрий-ионная тяговая батарея электромобилей впервые была представлена в 2021 году китайской компанией Contemporary Amperex Technology (CATL), а первый коммерческий автомобиль с этой батареей появился, в Китае, в 2024 году.[11]

В апреле 2025 года CATL создала бренд натрий-ионных тяговых батарей Naxtra для заряжаемых автомобилей и аккумуляторов автомобилей. Компания сообщила о начале массового производства батарей Naxtra в декабре 2025 года. Батареи будут полноценно работать при температурах до -40 °C[12].

Характеристики

  • Напряжение
    • максимальное: 3,95 В (полностью заряжен)
    • номинальное 3,0 ~ 3,1 В
    • минимальное: 1,50 В (полностью разряжен)
    • Возможность разряда до 0 В без влияния на производительность аккумулятора
  • Диапазон рабочих температур при разряде: от −40 °C до +60 °C; при заряде: от -20 °C до 45 °C.

Натрий-ионный аккумулятор обладает ёмкостью не менее 115 А*ч/кг после 50 циклов, расчётную полную ёмкость (по катоду) 400 Вт*ч/кг[13]. Ресурс аккумуляторов ограничивал возможность коммерческого использования, но после 2015 года удалось значительно увеличить число циклов работы, используя многослойный оксидный катод[14].

См. также

Примечания

  1. ↑ Alex Scott. Challenging Lithium-Ion Batteries With New Chemistry | July 20, 2015 Issue - Vol. 93 Issue 29 | Chemical & Engineering News. cen.acs.org. Дата обращения: 14 октября 2018. Архивировано 22 августа 2015 года.
  2. ↑ Energy, Nadion. Why Sodium-Ion Batteries Perform Well at Low Temperatures - Nadion Energy (амер. англ.). nadionenergy.com (14 ноября 2023). Дата обращения: 11 марта 2025.
  3. ↑ Laio. Sodium-ion batteries promise cheap energy storage—what is still missing? (англ.). IO+ (20 января 2025). Дата обращения: 17 апреля 2025.
  4. ↑ Casey, Tina. More Sodium Batteries Challenging Tesla Energy Storage Business (амер. англ.). CleanTechnica (31 марта 2025). Дата обращения: 17 апреля 2025.
  5. ↑ В Японии выпустили первые в мире натрий-ионные пауэрбанки — они не взрываются, не боятся мороза, и долговечнее литиевых. 3DNews - Daily Digital Digest. Дата обращения: 17 апреля 2025.
  6. ↑ Назван способ сделать электромобили дешевле Архивная копия от 14 сентября 2021 на Wayback Machine // Лента.ру, 14 сентября 2021
  7. ↑ Натрий-ионные аккумуляторы — в массы! // akkumag.ru - Магазин аккумуляторов. akkumag.ru. Дата обращения: 11 октября 2018. Архивировано 22 апреля 2019 года.
  8. ↑ L. Duchêne, R.-S. Kühnel, E. Stilp, E. Cuervo Reyes, A. Remhof. A stable 3 V all-solid-state sodium–ion battery based on a closo-borate electrolyte (англ.) // Energy & Environmental Science. — 2017. — Vol. 10, iss. 12. — P. 2609—2615. — ISSN 1754-5706 1754-5692, 1754-5706. — doi:10.1039/C7EE02420G. Архивировано 27 сентября 2018 года.
  9. ↑ Lamoureux, Manon (29 ноября 2017). Tiamat se lance dans la production de batteries sodium-ion. Flottes Automobiles (фр.). Архивировано 29 марта 2019. Дата обращения: 11 октября 2018.
  10. ↑ A Battery Revolution in Motion (англ.). CNRS News. Дата обращения: 11 октября 2018. Архивировано 15 октября 2018 года.
  11. ↑ Schlott, S. The world's first EV powered by Farasis Energy’s sodium-ion batteries rolls off the assembly line (неопр.). Farasis Energy (13 февраля 2024). Дата обращения: 17 апреля 2025.
  12. ↑ Limited (CATL), Contemporary Amperex Technology Co. Naxtra Battery Breakthrough & Dual-Power Architecture: CATL Pioneers the Multi-Power Era (англ.). www.prnewswire.com. Дата обращения: 22 апреля 2025.
  13. ↑ Ellis, B. L.; Makahnouk, W. R. M.; Makimura, Y.; Toghill, K.; Nazar, L. F. A multifunctional 3.5V iron-based phosphate cathode for rechargeable batteries. — Nature Materials, 2007.
  14. ↑ Barker, J.; Heap, R.J.; Roche, N.; Tan, C.; Sayers, R.; Lui, Y. Low Cost Na-ion Battery Technology. — 2014.

Ссылки

  • ГОСТ 15596—82 «Источники тока химические. Термины и определения»
Эта статья взята у (из) Wikipedia. Текст лицензируется по Creative Commons - Attribution - Sharealike. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.