Технология на базе Na-Ion (SIB) или натрий-ионные аккумуляторы могут заменить классические Li-Ion в обозримом будущем, если дело дойдет до производства в промышленных масштабах. CATL верит в их перспективность!
Понятие SIB (Sodium-Ion Battery) известно давно, но пока литий был в широком доступе, к ним относились как к "одному из" вариантов. Исследований в области совершенствования SIB было не так много.
В то же время, Na-Ion аккумуляторы обладают гораздо большим потенциалом, чем массово производящиеся Li-Ion. Они не заняли место последних на рынке только из-за широкой распространенности технологии Li-Ion, а она стала таковой после массового и повсеместного производства и внедрения. Но всё может перевернуться из-за дефицита редкоземельных металлов.
SIB против LFP
Натрий-ионные аккумуляторы сейчас активно применяются, но пока не могут создать прямую конкуренцию LiFePo4? Есть несколько причин.
Количество циклов зарядки/разрядки у SIB примерно 3500, тогда как у LFP - 5000 до потери 20% потенциала (80% DOD). И даже после достижения первой стадии деградации (80% DOD) LFP-аккумулятор может выдержать еще 1000 циклов.
В перспективе с SIB-технологии можно снять до 10000 циклов, но не сегодня.
На самом деле, и то, и другое, это очень долгий срок эксплуатации: в различных условиях, это 10-15 лет постоянной службы. А если выжимать аккумулятор до иона, то речь может идти о 15-18 годах. Так что даже 3500 циклов для SIB - это гарантированный срок эксплуатации от 7 до 10 лет.
*** Для сравнения, AGM аккумуляторы имеют всего 400-500 циклов, чего хватает на 3-5 лет эксплуатации. Затем они очень быстро "сдуваются" и не могут выдать даже 30% производительности. Восстановлению не подлежат - только сложная утилизация.
LFP vs SIB
SIB, как и LFP могут заряжаться высокими токами зарядки, что приводит к перегреву традиционных Li-Ion аккумуляторов. SIB может восстановить 80% заряда всего за 5-6 минут. В случае с LiFePo4 требуется более сложный зарядный алгоритм, но и в них можно закачать много энергии очень быстро без риска перегрева.
Технология SIB более толерантна к переохлаждению, чем LFP. Прямо сейчас, учитывая очень хорошую проработку LFP-технологии, именно она обеспечивает самую стабильную работу в холода (от -30 градусов). Но исследователи уверены, что натрий-ионную технологию можно "прокачать" и достигнуть лучших показателей стабильности отдачи тока при тех же температурах. Зимние тесты показали, что при -40 градусах отдача SIB больше, чем у LFP - стабильно не ниже 90%.
У SIB доказана лучшая устойчивость к глубокому разряду: LFP переходит в "безопасный" режим при достижении уровня разряда 2%, но SIB спокойно может разряжаться до 0%, не теряя свойств ячейки. Это небольшое преимущество, но всё же...
Доступность компонентов. SIB, вне всякого сомнения, на порядок доступней, поскольку запасов натрия, в целом по миру, и в отдельных регионах - предостаточно. Где? Натрий и соль можно брать почти бесплатно... из морской воды, например. В отличие от лития. Так что в случае возникновения кризиса с добычей и поставками редкозёмов, LFP-технология может сильно пострадать. SIB - нет.
Цена. LiFePo4 дороже в производстве из-за сложной технологии, однако, это окупается. Быстрое развитие и массовый переход автопроизводителей с Li-Ion на LFP двигает индустрию вперед, и LFP начинает дешеветь из-за массовости производства.
LFP - хорошо, но SIB - доступнее в целом
Натрий-ионная технология не вытеснит LiFePo4 и ее высокотехнологичные аналоги, но должна вытеснить бюджетную литий-ионную технологию, которая уже устарела.
CATL Naxtra
CATL считает, что если незамедлительно начать массовое внедрение SIB, которые в теории вдвое дешевле LFP, то стоимость батарейных блоков для тех же электромобилей стремительно снизится в серийном производстве. Ниже и себестоимость материалов, и процесса производства.
Уже сейчас цена за ватт-час у Li-Ion батареи колеблется от 0.3 до 0.5 юаня, а у SIB - от 0.5 до 0.7 юаня в зависимости от разных сценариев применения. Чтобы себестоимость сравнялась, нужно увеличить плотность в SIB-технологии до 180 Вт-ч/кг, что достижимо в обозримом будущем (год-два)
В CATL уверены, что в 2027-28 годах цены на SIB-аккумуляторы упадут до цен на современные Li-Ion. В этом случае, смысл в производстве Li-Ion полностью пропадет. А если удастся догнать по показателям LFP, то и эта технология перестанет быть актуальной.
Шасси электромобиля с аккумулятором CATL Naxtra
В связи с этим, CATL скооперировалась с китайскими гигантами BYD и CHANGAN Automobile. Их новая кооперация не будет вредить общим планам по переходу на LFP, а затем на твердотельную технологию, поскольку она еще какое-то время останется "премиум-сегментом". Но продавать доступные и долговечные электромобили надо здесь и сейчас. Для этого и следует перевести бюджетные модели на SIB!
CATL Naxtra
В начале марта CATL представила батарейный блок под кодовым именем Naxtra, который испытывался зимой на крайнем севере, в том числе, в Европе при температурах до -50 градусов. На фото - 24-вольтовый тяговый АКБ для грузовиков, созданный по новой технологии CATL Naxtra - его заряжали и разряжали на презентации в среде, охлажденной до -30 для демонстрации работоспособности:
CATL Naxtra
Исследователи из CATL затем заявили, что трехмесячное тестирование не выявило серьезного сброса эффективности при отдаче энергии и при зарядке в зимних условиях по сравнению с электромобилем, оснащенным традиционным Li-Ion аккумулятором. Это воодушевило компанию, и они пришли к решению - начать активное продвижение технологии в производство.
Показатель плотности энергии CATL Naxtra составляет 175 Вт-ч/кг, что предельно близко к расчетному параметру резкого снижения стоимости. И это уже лишь на 10% меньше, чем может обеспечить АКБ LiFEPo4 аналогичного объема и веса
В ходе испытаний аккумулятор CATL Naxtra обеспечил запас хода на 400 км, а аналогичных габаритов LFP - на 550 км. Однако, восстановить заряд Naxtra на 100% удалось всего за 11 минут!
Китайские автопроизводители уверены, что комплектация бюджетных электромобилей и гибридов новыми SIB-аккумуляторами существенно облегчит и сделает их дешевле. А запаса хода на 400 км хватает для решения половины задач, стоящих перед современными автомобилями.
