Batteriprodusenten CATL, som leverer batterier til blant andre Tesla, presenterte nylig på Tech Zone -konferansen sitt første natrium-ion-batteri, som produsenten beskrev i en pressemelding som «nok en milepæl» når det gjelder «ren energi og elektrifisering av transport».
– Energitettheten til CATLs natriumionbatteri er opptil 160 Wh/kg, og batteriet kan lade til 80 prosent SOC ved romtemperatur på 15 minutter. I tillegg har batteriet en oppbevaringsrate på mer enn 90 prosent i et kaldt miljø med temperaturer på -20 grader Celsius, og systemintegrasjonseffektiviteten kan overstige 80 prosent, heter det.
Det var den kinesiske multimilliardæren Robin Zeng som grunnla CAT i 1999 – en av verdens største leverandører av batterier til bilindustrien – som på Tech Zone-konferansen presenterte selskapets nye første generasjon natrium-ion-batteri. Det er «basert på en rekke innovasjoner i det kjemiske systemet», og batteriselskapet kaller det et gjennombrudd.
Ifølge pressemeldingen har Zeng tidligere uttalt at mange tror at batterikjemiske systemer ikke vil se flere gjennombrudd og at de eneste forbedringene er i batterienes fysiske struktur.
– Men det er fortsatt mye ukjent for oss å oppdage. Vi blir aldri lei av å utforske mysteriene, sa han på konferansen.
Han la til at CATLs første natrium-ion-batteri er utviklet med beregnings- og simuleringsteknologi kombinert med algoritmer og en «grundig utvikling» av et kjemisk system som er best egnet for slike batterier.
Natrium finnes i sjøvann
Natrium-ion-batteriet fungerer omtrent på samme måte som et litium-ion-batteri som brukes i dag i smarttelefoner, datamaskiner, elbiler og mye mer. Fordelen med natrium er imidlertid at sammenlignet med litium, er det ikke en begrenset ressurs som utvinnes på bekostning av miljøet.
Metallet natrium finnes i store mengder i sjøvann og kan lett utvinnes derfra. Men det er en rekke utfordringer, blant annet at natrium-ion-batterier tar mer plass og er tyngre i forhold til energitettheten.
CATL uttaler i pressemeldingen at selskapet har forsket på utviklingen av natrium-ion-batteriets elektrodematerialer i mange år, og at de har redesignet strukturen til katodematerialet ved å utvikle et hardt karbonmateriale for anoden, som har en «unik porøs struktur som tillater rikelig lagring og rask bevegelse av natriumionene».
Ifølge batteriselskapet oppfyller batteriet alle nasjonale sikkerhetskrav og kan brukes i forskjellige transportelektrifiseringsscenarier, spesielt i områder med ekstremt lave temperaturer, hvor dets fordeler blir tydelige' I tillegg hevder CATL at den kan tilpasses bruksbehovet til alle scenarioer innen energilagring.
CATL rapporterer også «enda et gjennombrudd» i integreringen av batterisystemer og har utviklet det de kaller en «AB -batterisystemløsning». Her kombineres natrium-ion-batterier med litium-ion-batterier i spesielle proporsjoner, som er integrert i ett enhetlig batterisystem, som styres av en BMS-algoritme (BMS er en forkortelse for Battery Management System).
– AB-batterisystemløsningen kan kompensere for den nåværende mangelen på energitetthet i natrium-ion-batteriet og også utvide fordelene når det gjelder høy effekt og ytelse ved lave temperaturer. Takket være dette innovative systemet vil bruksscenarioene for litium-natrium-batterisystemet bli utvidet, heter det i pressemeldingen fra CATL.
SDU-senterleder er skeptisk
CATL tar sikte på at deres neste generasjon natrium-ion-batterier skal oppnå en energitetthet på 200 Wh/kg. Men før batteriene virkelig skal være et gjennombrudd, må energitettheten bli mye høyere, sier Thomas Ebel, senterleder ved Syddansk Universitet (SDU) sitt senter for industriell elektronikk.
– Jeg vil ikke kalle dette batteriet for et gjennombrudd. 160 Wh/kg er middelmådig og sammenlignet med litium-ion-batterier, som vanligvis har en energitetthet på rundt 300 Wh / kg, er det greit, men ikke supergodt. Det ville vært et gjennombrudd hvis du oppnådde en mye høyere energitetthet, men du må sannsynligvis opp til rundt 1000 Wh/kg, sier han til Ingeniøren.
Han anslår at batteriselskapets natrium-ion-batteri på grunn av den lave energitettheten sammenlignet med litium-ion-batterier sannsynligvis er for tung og tar for mye plass til å brukes i for eksempel smarttelefoner og elbiler. Natrium veier omtrent tre ganger mer enn litium.
– Disse batteriene vil sannsynligvis ikke settes i vanlige elbiler, men jeg kan godt tenke meg at de kan brukes i noe større – for eksempel en lastebil eller et tog som ikke trenger å starte og stoppe hele tiden på samme måte. Det kan også være en god løsning for lagring av elektrisitet fra solceller, for vekten her er heller ikke så viktig, sier Ebel.
Han legger til at CATLs nye batteri er et skritt fremover i utviklingen av natrium-ion-batterier, som regnes som et lovende alternativ til litium-ion-batterier. Litiumutvinning krever minst en halv million liter vann per tonn ferdig litiumkarbonat.
– Potensialet til natrium-ion-batterier er enormt, fordi natrium er overalt. Du må heller ikke få det fra for eksempel Kina eller Chile og Bolivia, hvor utvinning ødelegger store innsjøer som tømmes for vann, sier han.
Ebel anslår imidlertid at det ikke vil være natriumionbatteriet som i utgangspunktet vil erstatte det konvensjonelle litium-ionbatteriet i våre forbrukerelektronikk og transportmidler.
I stedet peker han på Elon Musks Tesla sitt arbeid med å utvikle et silisiumanodebasert litium-ion-batteri som – hvis man klarer å øke energitettheten – ikke krever samme mengde litiumkarbonat som et konvensjonelt litium-ion-batteri. Imidlertid påpeker han at denne batteriteknologien i prinsippet ikke løser miljøproblemet med litiumutvinning.
Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.
