По данным китайской госкомпании China Southern Power Grid Energy Storage, 11 мая в стране начала функционировать первая промышленная станция хранения энергии, использующая натрий-ионные аккумуляторные батареи. Её построили в Наньнине, административном центре и крупнейшем городе Гуанси-Чжуанского автономного районе на юге Поднебесной.

Источник изображения: China Southern Power Grid Energy Storage

По данным источника, ёмкость станции на момент запуска составляет 10 мегаватт-часов, а после того, как будет завершены все этапы её расширения, этот показатель увеличится до 100 мегаватт-часов. В сообщении сказано, что на станции используются натрий-ионные элементы питания ёмкостью 210 А·ч каждый.

Отмечается, что зарядить такой аккумулятор до 90 % можно всего за 12 минут. В общей сложности в состав системы входит 22 тыс. элементов питания. Когда проект выйдет на полную мощность, станция будет отдавать ежегодно 73 тыс. мегаватт-часов энергии в год. Этого достаточно для обеспечения энергией 35 тыс. домохозяйств. При этом выбросы углекислого газа в атмосферу снизятся на 50 тыс. тонн в год.

По данным китайских специалистов, эффективность преобразования энергии в системе хранения на основе натрий-ионных аккумуляторов превышает 92 %. Это сопоставимо с аналогичным показателем традиционных систем хранения энергии на основе литий-ионных элементов, где показатель эффективности обычно составляет 85-95 %.

Отмечается, что к моменту организации крупномасштабных производств натрий-ионных аккумуляторов, цена таких элементов может снизиться на 20-30 %. Этому также будет способствовать дальнейшее совершенствование конструкции элементов питания, улучшение производственных процессов, используемых материалов и др. Конечная цель состоит в том, чтобы за счёт перераспределения максимально снизить стоимость электроэнергии для конечных потребителей.

Когда китайская компания CATL взялась за разработку натриево-ионных аккумуляторов, помимо скорости зарядки и устойчивости к холоду она рассматривала и возможное преимущество в себестоимости, но стоимость соединений лития с тех пор значительно снизилась, и во втором поколении натриево-ионные аккумуляторы уже не кажутся перспективными сами по себе.

Источник изображения: CATL

По информации CnEVPost, такие аккумуляторы CATL считает целесообразным сочетать в составе одной тяговой батареи с традиционными литийионными ячейками. Последние обеспечивают и более высокую плотность хранения заряда, и стоят меньше натриево-ионных. Как отмечает источник, в первом поколении CATL добилась плотности хранения заряда в натрий-ионных аккумуляторах до 160 Вт‧ч/кг. Не очень впечатляющий показатель отчасти компенсировался способностью таких батарей восстанавливать заряд до 80 % ёмкости за 15 минут при комнатной температуре, а также сохранять остаточный заряд более 90 % при температурах до минус 20 градусов по шкале Цельсия.

Второе поколение натриево-ионных батарей, которое сейчас разрабатывается CATL, увеличит плотность хранения заряда до 200 Вт‧ч/кг, но в чистом виде они не смогут составить конкуренцию ни более дешёвым LFP-аккумуляторам, ни разрабатываемым компанией параллельно твердотельным. Альтернативы способны предложить плотность хранения заряда до 500 Вт‧ч/кг, по этой причине в CATL считают разумным добавлять натриево-ионные ячейки в составе единой тяговой батареи к литийионным. Подобное гибридное решение будет сочетать высокую скорость зарядки и устойчивость к морозам с большим эксплуатационным ресурсом и разумной стоимостью.

Твердотельные аккумуляторы CATL собирается начать производить небольшими партиями к 2027 году. Компания считает важным продолжать экспансию производственных мощностей, поскольку спрос на тяговые батареи значительно превышает предложение. Чтобы облегчить экспансию производства за пределами Китая, CATL рассматривает схему с лицензированием своих технологий сторонним компаниям. Например, Ford рассчитывает использовать её при выпуске тяговых батарей в США, а компания CATL будет снабжать партнёра необходимыми технологиями, юридически не участвуя в управлении совместным предприятием. Интерес к сотрудничеству с CATL по такой схеме уже проявили более десяти различных потенциальных партнёров.

Компания Natron Energy запустила в серийное производство альтернативы литийионным аккумуляторам. Натрий-ионные батареи заряжаются на порядок быстрее традиционных литиевых, и при этом служат в 5 раз дольше. Но что ещё важнее, натрия на Земле гораздо больше, чем лития.

Источник изображения: Natron Energy

Американская компания Natron Energy, основанная в 2013 году, начала серийное производство инновационных натрий-ионных аккумуляторов, которые могут стать реальной альтернативой традиционным литий-ионным батареям. По сравнению с широко используемыми литийионными аккумуляторами, натрий-ионные обладают рядом преимуществ. В частности, запасы натрия на Земле превышают запасы лития в 500-1000 раз. Кроме того, добыча натрия не наносит столь серьезного ущерба окружающей среде. И наконец, в производстве натрий-ионных батарей Natron используются широкодоступные материалы — алюминий, железо и марганец, благодаря которым удастся минимизировать зависимость от поставок редкоземельных металлов вроде кобальта из нестабильных регионов.

Конечно, есть у натрий-ионных батарей и недостаток — по плотности хранения энергии они пока уступает литийионным. Зато натриевые аккумуляторы более безопасны, поскольку не воспламеняются, экологичны и менее подвержены колебаниям цен из-за геополитической нестабильности. В отличие от кобальта и никеля, используемых в литийионных аккумуляторах, все компоненты натриевых батарей Natron производятся в США.

Первыми потребителями инновационных батарей станут крупные центры обработки данных, ориентированные на задачи искусственного интеллекта. При этом быстрая зарядка позволит эффективно накапливать энергию в часы пиковой выработки от солнечных или ветровых электростанций и отдавать ее в периоды повышенного потребления.

В дальнейшем компания планирует расширять производство и завоевывать новые сегменты рынка. В частности, в качестве возможной отрасли были названы электромобили, где быстрая зарядка и безопасность придутся как нельзя кстати, а также на телекоммуникации. Уже к 2025 году Natron рассчитывает нарастить выпуск натрий-ионных аккумуляторов до нескольких гигаватт-часов в год. Это позволит сделать их конкурентоспособной и экологичной альтернативой литию.

Китайский автопроизводитель JAC (Anhui Jianghuai Automobile) выпустил первые серийные электромобили, использующие в качестве источника энергии натрий-ионные аккумуляторы — Yiwei EV (бывший Sehol E10X). Эта технология может стать переломной не только для удешевления электромобилей, но в целом для снижения цен на перезаряжаемые устройства и уменьшения мировой потребности в добыче лития.

Источник изображений: JAC

Хэтчбек Yiwei EV имеет вполне приличные характеристики. Четырёхместный автомобиль оборудован аккумулятором NaCR32140 производства HiNa Battery с ёмкостью 25 кВт·ч и энергетической плотностью 120 Вт·ч/кг. Масса аккумуляторного блока составляет приблизительно 210 кг. Автономность нового электромобиля с этой батареей прогнозируется в пределах 250 километров. Для зарядки натрий-ионного аккумулятора можно использовать станции стандартов 3C и 4C. По предварительным оценкам, стоимость автомобиля составит 89 900–127 900 юаней (12 600–17 900 долларов США).

Натрий-ионные аккумуляторы не только проще и дешевле в производстве, но и обеспечивают превосходные характеристики при отрицательных температурах окружающей среды, развивая почти полную мощность при -30 °C. Немаловажным достоинством натрий-ионных аккумуляторов является снижение ущерба окружающей среде при производстве и добыче сырья.

Натрий-ионные батареи привлекают внимание автопроизводителей по всему миру, как недорогое решение, которое будет способствовать популяризации массовых электромобилей. Возможно, скоро потребители обнаружат натрий-ионные аккумуляторы везде — в портативных электростанциях, электрических снегоходах, двухколёсных транспортных средствах и в бюджетных электромобилях.

Китайская компания BYD уже является вторым по величине производителем электромобилей после Tesla и вторым по величине производителем тяговых аккумуляторов после CATL, но выйти на лидирующие позиции она собирается в сфере производства натрий-ионных аккумуляторов, ради чего создаёт совместное предприятие с Huaihai Holding Group.

Источник изображения: Huaihai Holding Group

Как поясняет Electrek, партнёры сосредоточатся на производстве натрий-ионных тяговых батарей, которые уступают литийионным по плотности хранения электроэнергии, но оказываются заметно дешевле. По этой причине выпускаемые на совместном предприятии тяговые батареи будут ориентированы на использование в составе компактных недорогих электромобилей с небольшим запасом хода, которые весьма популярны в Китае и наверняка найдут себе место на европейском рынке при правильной ценовой политике.

Со стороны BYD формальным участником совместного предприятия выступит дочерняя компания FinDreams, которая как раз и специализируется на выпуске аккумуляторов. Huaihai Holding Group возьмёт на себя реализацию продукции совместного предприятия. Производственные мощности предполагается разместить в округе Сюйчжоу китайской провинции Цзянсу. Партнёры рассчитывают крупнейшими поставщиками натрий-ионных батарей для компактных электромобилей. Конкурирующая CATL, которая является бесспорным лидером мирового рынка тяговых батарей, тоже вкладывает средства в разработку натрий-ионных аккумуляторов, поэтому борьба за место под солнцем между китайскими гигантами должна быть ожесточённой.

Группа американских учёных изучила состав хвоста у астероида (3200) Фаэтон и обнаружила, что состоит он не из пыли, как можно было бы предположить, а из газообразного натрия, что роднит это небесное тело с кометами.

Источник изображений: nasa.gov

Ещё в 2009 году астрономы, наблюдавшие Фаэтон при помощи аппаратов STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) обнаружили, что, достигая ближайшей к Солнцу точки на своей орбите, астероид становится ярче и отращивает заметный хвост. Явление оказалось странным, ведь хвосты есть у состоящих из льда комет, но никак не у астероидов, которые состоят из камня и металла. Долгое время считалось, что это даже не хвост, а пыль с поверхности объекта.

Однако теперь учёные установили, что Фаэтон испускает не пыль, а газообразный натрий: пылью его «кометоподобную» активность объяснить нельзя, а вот кометы как раз ярко светятся при приближении к Солнцу из-за выброса натрия — поэтому существовало подозрение, что яркость астероида может увеличиваться из-за натрия. Ранее исследователи установили, что Фаэтон, диаметр которого составляет 6,3 км при подходе к Солнцу разогревается до температуры 750 °C, при которой испаряются некоторые вещества.

Снимки Фаэтона с «натриевым» (слева) и «пылевым» (справа) фильтрами SOHO. На первом отчётливо различим хвост

Тогда к изучению астероида подключили ещё одну космическую обсерваторию — SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), а объект наблюдали с использованием двух фильтров, способных идентифицировать натрий и пыль. Кроме того, исследователи обратились к архивам изображений STEREO и SOHO, на которых нашли возникновение хвоста у Фаэтона при 18 сближениях объекта с Солнцем с 1997 по 2022 гг. Фильтры SOHO подтвердили подозрения: хвост астероида был особенно заметным и ярким с использованием «натриевой» линзы, а другие фильтры такого эффекта не давали.

Таким образом, Фаэтон оказывается ещё более загадочным, чем считалось ранее. Он подходит к Солнцу ближе любого другого астероида, его поверхность кажется голубой, а ещё он, вероятно, является источником метеорного потока Геминиды, хотя за такие явления ответственность несут, опять же, не астероиды, а кометы. Тесное сближение Фаэтона с Землёй ожидается только в 2093 году.