Tohle v Číně neuslyší rádi. Kalifornská společnost Natron Energy ve spolupráci se společnosti Clarios spustí příští rok v Michiganu masovou výrobu svých sodík-iontových baterií. Tyhle baterie mají enormní životnost, slušnou hustotu uložené energie, jsou velmi bezpečné, a také se hodně rychle nabíjejí. A samozřejmě, není v nich ani ždibec lithia.
Dnešní nabíjitelné baterie v naprosté většině případů stále spoléhají na lithium. To je ale bohužel dost problematická surovina. Podle odhadů spotřeby lithia v dohledné budoucnosti na tuto poptávku známá ložiska lithia nestačí. Ještě horší ovšem je, že velkou většinu globálního dodavatelského řetězce lithia vlastní Čína. Jen blázen by si myslel, že to Čína nevyužije, kdykoliv se jí to bude hodit.
Proto je velmi důležité shánět fungující alternativy lithiových baterií. V posledních letech se mimo jiné objevují právě sodík-iontové baterie. Dělají na tom ostatně i v Číně, kde společnost CATL loni představila komerční sodík-iontovou baterii pro elektrická vozidla, s hustotou uložené energie 160 Wh/kg. To je o něco více než polovina ve srovnání s komerčními lithium-iontovými bateriemi pro podobné účely.
Natron použil jinou technologii, založenou na jiné chemii. Jejím klíčovým prvkem je slavný modrý pigment pruská (nebo též pařížská) modř (hexakyanoželeznatan železitý). Podle Natronu je jejich baterie výsledkem kompromisů a inovací. Jejími hlavními přednostmi jsou superrychlé nabíjení – z 0 na 99 procent za 8 minut, monstrózní životnost přes 50 tisíc cyklů a hustota uložené energie, která je mezi olovněnými a Li-Ion bateriemi. V neposlední řadě jsou velmi termálně stabilní, což podstatně zvyšuje jejich bezpečnost.
Na druhou stranu, hustota uložené energie je stále relativně nízká, jak na váhu, tak i na objem baterie. Natron proto podle všeho necílí na běžná elektrická vozidla, kde na váze i objemu hodně záleží. Jejich sodík-iontová baterie by se měla prosadit jako průmyslová baterie, například jako záloha pro datacentra či lokální rozvodné sítě, pohon průmyslových vozidel, telekomunikační zařízení a podobně.
Výroba těchto baterií se rozjede v továrně Clarios Meadowbrook v Michiganu. Dnes tam vyrábějí lithium-iontové baterie, ale podle Natronu je relativně snadné změnit výrobu na sodík-iontové baterie. Využití stávající továrny přitom ušetří množství nákladů. V tuto chvíli to vypadá, že v okamžiku zahájení výroby bude Clarios Meadowbrook největší továrnou na sodík-iontové baterie na světě.
Video: Natron High Performance Sodium Battery
Literatura
Nová zahřívací Li-Ion baterie se nabije pro jízdu elektromobilu za 10 minut
Autor: Stanislav Mihulka (05.11.2019)
Průlomová kapalná kovová baterie pracuje v pokojové teplotě
Autor: Stanislav Mihulka (08.07.2020)
Experimentální chlórová baterie pojme mnohem více energie než Li-Ion
Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2021)
Unikátní biobaterie založené na DNA přinášejí průlom v elektronice
Autor: Stanislav Mihulka (17.03.2022)
Diskuze:
Prussian blue baterie
Václav Matoušek,2022-05-19 12:07:01
Co jsem pochopil z dat výrobce, tak jak katoda, tak anoda jsou založené na berlínské běli/modři, v níž je interkalován sodík, pravděpodobně bych to viděl na elektrolyt založený na karbonátech, jaká sodná sůl to je těžko říct, nejspíš asi NaPF6.
Tím, že nemají anodu z porézního tvrdého uhlíku, jako má CATL, musí obětovat velkou část energetické hustoty (jejich 20-50 Wh/kg vs 160 Wh/kg), získají tím ale velkou robustnost a velice vysoké počty cyklů s plným vybitím. S nižší energetickou hustotou se baterie stává bezpečnější. CATL baterie mají dát až 6000 cyklů, což je o trochu horší než dnešní LFP, ale zase lepší výkonnost při nízkých teplotách.
Z dostupných dat plyne, že jediný kov kromě sodíku je tam železo, tudíž žádné nedostatkové materiály.
Nějakou šanci to má, bohužel vzhledem k nízké energetické hustotě to nemá žádné jiné opodstatnění než pro stacionární energetiku.
Myslímm, že CATL se svojí 160 Wh/kg Na baterií a velikým zkušenost s výrobou má mnohem víc našlápnuto, protože taková baterie může už uspokojit i potřeby levnějších EV s menším dojezdem do 300 km.
https://news.metal.com/newscontent/101556644/Sodium-ion-batteries-released-by-CATL-potentially-threats-to-Li-ion-batteries/
Re: Prussian blue baterie
Josef Hrncirik,2022-05-20 13:17:54
2 eldy z p ruské pro ruské modři zapojené do aku jako ano da a ka to da by při nabíjení a vybájení měly napětí max. cca 0,8 V. Daly by se vybít jen do 50%, kdy by tedy stejně zoxidované (zredukované) byly identické a měly zaručeně svorkové napětí přesně 0 V. 0,8 V by vydržel i vodný elektrolyt aniž by se byť i teoreticky rozkládal elektrolýzou na H2 a O2. Ev. koncentrační článek jen oxidovaných Na+ nemůže mít využitelný energetický přínos. Do redukce na Na lze vložit až ke 3 V, část se ztrácí jako interakční (interkalační) energie jeho uložení a max. napětí celého článku bude jen cca 3 V. Elektrolyt musí být nutně zcela bezvodý, i interkalovaný Na by se reakcí s vodou vybíjel.
Z datashitu pro baterii Bluetray 4000 je jasné jen že váží 22 kg. (Z)? a) 40 V protlačí 1 A.h výkonem 6 kW; b) 50 V 2,1A.h 1 kW. 40 W.h při a) je yen 2 W.h/kg; b) 105 W.h je až 4,8 W.h/kg.
Kolik článků je v baterii netuším. Při 50 V je max. ?přípustný proud 142 A, z toho ? Ri = cca 0,35 OHM.
BLM
ACAB!!!
Ako to je?
Macko Pu1,2022-05-18 22:24:40
Mal som za to ze najlacnesie neprenosne uskladnovanie su klasicke prečerpávacie elektrárne. Mylim sa?
Re: Ako to je?
Jan Novák9,2022-05-19 08:34:18
Jak kde. Přečerpávací elektrárna v rovině, jako např. projekt obří jeskyně kilometr pod Londýnem vyjde dost draho.
V zásadě normálně potřebujete vysoký a široký kopec na přehradou. V obou nádržích bude hladina silně kolísat a tak se nedají využít k rekreaci. Nehledě k tomu že ekoteroristé vám nedovolí zatopit víc než pár metrů čtverečných a na každém kopci najdou nějakého brouka kterých sice žije hodně ve Španělsku ale zrovna tenhle kopec je jejich nejsevernější rozšíření nebo něco podobného. Postavit dnes jakoukoliv přehradu je téměř nemožné a přerpávací elekrárnu dvakrát tolik. Na západě dnes přehrady naopak bourají a můžeme čekat že to dojde i k nám.
Ono je to trochu k zamyšlení
Jarda Ticháček,2022-05-18 22:14:03
Skladovat energii lze několika způsoby. A když jde o nějaký chemický proces, nastává problém.
Cílem vývojářů je získat peníze. Takže se jim po nějakém čase podařilo přesvědčit svět, že vývoj směřuje k zářným zítřkům.
Ovšem ta snaha mi připomíná můj vysněný startup. Skladovat světlo v kbelíku.
Skladovat elektrony je vlastně podobný problém. Uplácáme si nějaké ionty. Na tom nic není. Jenže: buď je nám jedno, kolik to váží, nebo řešíme hmotnost. S tou hmotnosti přichází i energetickâ účinnost. Z toho sodíku ukradneme pouze jeden elektron, stejně jako z lithia. Jen ta sranda bude větší a těžší. Takže hledat cesty, jak z lehkých prvků v jiných sloupcích tabulky vytáhnout o elektron, nebo dva více. Krom atomové hmotnosti a objemu máme další problém. Chemické vazby. Ono ukrást elektron znamená, že majitel bo bude shánět. Takže zkoušet odněkud vytáhnout dva, nebo tři elektrony je poněkud problematické. Ono by to patrně zkoušelo chemický reagovat i s fotografiemi z mateřské školky z jiného města.
Neznáme parametry
Petr Nováček,2022-05-18 16:16:08
Hodnotit se baterie dá až se bude prodávat a budou známy všechny její parametry - cena, hmotnost, počet cyklů, ... takových slibů, že již příští rok se bude vyrábět revoluční baterie už totiž bylo...
Podľa mňa
Vladimír Bzdušek,2022-05-18 13:19:09
idete na problém s baterkami trochu prízemne. Len smelšie! AK bude niekedy v budúcnosti nejaký teoretický astrofyzik v rámci diplomovky vytvárať vlastný vesmír, doporučujem nastaviť hodnoty základných fyzikálnych konštánt tak, aby napätie článkov vychádzalo aspoň 100x vyššie.
Zásadní parametr
Petr Pavlata,2022-05-18 09:24:29
Cena za kWh? Ostatní nejsou pro stacionární využití tak zásadní.
Super rozpětí
Tomáš Černák,2022-05-17 23:41:04
Nejhorší olověné baterie mají hustotu energie kolem 35 Wh/kg a nejlepší li-ionky mají 270 Wh. A tyhle sodíkovky jsou podle marketingu té firmy někde mezi :-D
Jinak je otázkou jak moc snáší cyklování a v jakém rozsahu. ono napsat 50 tisíc cyklů nic neznamená. Olověnka jich má taky 50 tisíc, když bude kmitat mezi 60-80%. Například trakční olověnky mají při cyklování 70-100% přes 1400 cyklů, při 50-100% už to klesá na 600 cyklů a při 0-100% to spadne pod 200 cyklů.
Další faktor je cena. Olověnka je prostě laciná (relativně). A to tak moc, že ani LiFePO baterie si proti nim neškrtnou, i když je lze vybíjet výrazně hlouběji při výrazně více cyklech.
To, že tyhle sodíkovky dle marketingu té firmy jdou do datacenter poukazuje na to, že jak to cyklování tak ta cena budou problém.
Bohužel, chemické ukládání energie má své limity v realitě. A na zázračnou baterii se tak kvůli tomu čeká a čekat bude.
Re: Super rozpětí
Stepan Huzlik,2022-05-18 06:22:12
V datasheetu píšou "Cycle Life (90% Energy Utilization)>25,000" coz není špatné pokud se to ukáže být pravda.
Re: Re: Super rozpětí
Tomáš Černák,2022-05-18 09:31:18
To zní velmi dobře. Ovšem jedná se o 1C-1C cyklus. 280W nabíjení/vybíjení.
Datasheet ovšem prozradil také ještě jednu věc. Celá baterie se vším všudy váží 22kg. Při kapacitě 270 Wh (při 1C). To je cca 13 Wh/kg na celou baterii. Pro srovnání automobilové bateriové paky s LiFePO dosahují nejméně 10 krát tolik a olověné bateriové paky pro datacentra pak dosahují přes 15 Wh/kg.
Re: Re: Re: Super rozpětí
Jan Novák9,2022-05-18 13:23:41
Asi je ta baterie pancéřovaná pro případ požáru.
To si hasiči jenom myslí že se lithium špatně hasí, až zkusí hasit sodík tak jim dojde že se vlastně lithium hasilo docela dobře :-)))
Re: Super rozpětí
Josef Šoltes,2022-05-18 06:24:55
No, s tou cenou bych byl opatrný. 50Ah lifepo článek stojí v Číně 18 dolarů. Koupíte 4 a máte 50 Ah lifepo baterii srovnatelnou se 100Ah olovem. Koupíte 100 Ah olovo za 80 dolarů?
Čína začíná vyrábět sodíkovky taky, ale tam uvádí 5000 cyklů 100 % DOD. Takže hádám, že to bude spíše toto číslo.
Další věcí je, že o lithium myslím dneska v podstatě nejde, jde hlavně o nikl, kadmium a mangan. A ty se v sodíkovkách nepoužívají?
Re: Re: Super rozpětí
Miyuki Pateru,2022-05-18 08:40:08
S tou cenou je to dost složitější.
LiFePO můžou být levné v Číně, ale musí se daleko dopravovat a to dneska není levné.
Pb se většinou vyrábí někde blízko, ale hlavně je zavedená recyklace a baterii po smrti od vás vykoupí za docela velkou část ceny nové.
Recykluje už někdo LiFePO články a nebo se někde platí za uskladnění jako nebezpečný odpad? Rozhodně vám za ně nikdo dobře nezaplatí.
Ale i u toho olova je v poslední době zajímavý vývoj v podobě Pb-C
Re: Re: Re: Super rozpětí
Tomáš Černák,2022-05-18 09:53:50
Ne, LiFePO se recykluje ještě hůře než klasické lithium iontové baterie. Jsou v podstatě jen dvě metody, a jedna toxičtější než druhá. Plus jsou energeticky příšerně náročné. V průmyslovém měřítku tak nedosažitelné, dokud budou kovy v nich obsažené "levné".
PbC baterie vypadají zajímavě pro statické využití. Bohužel na to, jak triviální technologie to je a jaké má teoretické přísliby (zejména možnost využít olověnku v celém rozsahu kapacity), tak po nich není na trhu ani vidu ani slechu. A to jsem o nich četl už před takovými deseti lety.
To je to, co si spousta bateriových fanoušků neuvědomuje. Chemie je tak trochu alchymie. Do chemického procesu vstupuje obrovské množství vlivů a tak co vypadá hezky v přísně kontrolovaném prostředí laboratoře v malém měřítku, je v reálném prostředí ve použitelném měřítku nefunkční. Obecně vzato platí, že většinu dostupných bateriových technologií známe už století a zlepšení oproti původním návrhům je za tu dobu spíše kosmetické.
Re: Re: Super rozpětí
Tomáš Černák,2022-05-18 09:43:32
Olověnku v Číně? 40 dolarů. Srovnatelné to je jen využitelnou kapacitou. olověnka to LiFePO zašlape v otázce maximálního výstupního výkonu, protože zatímco ta 50 Ah LiFePO za cenu zásadního zkrácení životnosti dodá 500A, tak 100 Ah olověnka dá pohodlně 800A. V aplikacích jako je ostrovní systém je tohle docela problém, protože akupaky s LiFePO s vlastním BMS nemůžeš dávat paralelně a fotovoltaické systémy, zejména regulátory jsou dělány s ohledem na AGM baterie a tudíž se nedá snadno sladit výkon panelu a výkon baterie. Obvykle to končí tak, že máš LiFePO baterii výkonější, než panely a nebo je to příšerně drahé, protože používáš LiFePO a regulátory na míru.
Ano, kovy vzácných zemin sodíkovky používají stejně jako lithiovky. Článek se mýlí, když píše, že Čína sedí na lithiu, ve skutečnosti sedí na těch zeminách. Jinak kadmium je v moderních ionkách ve stopovém množství, takže správně je kobalt.
Re: Re: Re: Super rozpětí
Jiří J.,2022-05-18 17:02:48
Nemáte to trošku popletené? Srovnáváte 50Ah LiFePO s 100Ah Pb. Při stejné kapacitě 100Ah by pak ta "Vaše" LiFePO dala 1000A, takže by byla proudově výkonnější. Každopádně odběr > 10C není zrovna typickým příkladem provozu ve fotovoltaice,že? ;-)
Kde jste přišel na to, že se baterie s vlastním BMS nemohou spojovat paralelně? Pokud jsou to baterie se stejnou chemií, tj. se stejným konečným nabíjecím i vybíjecím napětím, tak je samozřejmě paralelně zapojit můžete. Jen je třeba před spojením zajistit, aby byly cca na stejném napětí - což lze snadno zajistit nabitím na 100%.
Re: Re: Re: Re: Super rozpětí
Josef Šoltes,2022-05-19 09:01:35
Dokonce ani nemusí mít stejnou chemii a paralelně lze zapojit i třeba Liion, lifepo a olovo dohromady. Jenom je třeba dávat pozor na stejné napětí v okamžik zapojení a správné dimenzování jednotlivých bloků, protože mají jiné vybíjecí charakteristiky, takže si budou zátěž postupně předávat od nejtvrdšího zdroje po nejměkčí. Začne Li-ion, převezme lifepo a nakonec se vybije olovo.
Re: Re: Re: Super rozpětí
Miroslav Fiala,2022-05-19 18:39:31
Kolego máte to ohledně té elektrárny dost domotané. Invertory o kterých píšete mají normálně volbu flooded/AGM/other a s LFP baterií si normálně poradí, stačí nastavit napětí a vybalancovat baterii. BMS ani není nutnost, stačí aktivní balancer, který se kousek pod Vmax sám uspí. A když máte 8kWp panely a víc než 160Ah baterie tak nehrozí ani nadproud který by baterie poškodil při nabíjení. Baterie i BMS lze dávat paralelně úplně normálně a taky se to dělá, jinak by ani velká úložiště nešla postavit a třeba Pylontech baterie se paralelizují normálně, je to jejich funkce.
Víte, rozdíl mezi námi je ten, že já elektrárnu mám.
Re: Re: Super rozpětí
Jan Novák9,2022-05-18 15:56:37
Jo, jo, o tom jsem četl. Chlapíkovi přišla baterie z použitých článků na konci životnosti, a když to chtěl reklamovat tak se mu vysmáli že mu vrátí peníze když se mu tu baterii podaří poslat zpátky. V Evropě je to nebezpečný náklad a doprava je dražší než baterie.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
