Джон Гуденаф получил Нобелевскую премию за аккумуляторы на основе лития, но мало кто знает о его работах над батареями другого типа — натрий-ионными. Труды Гуденафа не пропали даром: китайская компания CATL недавно объявила о создании аккумулятора на альтернативных натрий-ионных технологиях, а первым электромобилем с батареей нового типа станет лифтбек Changan Nevo А06, который нам показали во время зимней поездки в Северный Китай.
Литий-ионная революция в системах накопления энергии произошла настолько быстро, что велосипеды, самокаты и автомобили на электротяге появились в нашей жизни как-то сразу и вдруг. Сегодня они используют литиевые батареи разного типа, отличающиеся друг от друга материалом электродов, химическим составом и внутренним устройством. Но объединяет их одно — легкий щелочной металл с атомным номером 3.
При небольших габаритах такие аккумуляторы характеризуются малым весом, высокой плотностью энергии, внушительной токоотдачей и выдерживают завидное количество зарядно-разрядных циклов. У них низкий саморазряд, и они вообще не требуют обслуживания. Собственно говоря, в обнимку с литием человечество вполне могло бы шагнуть в новую энергетическую эпоху, тем более что уже сейчас на литиевых технологиях работают гигантские аккумуляторные системы, сглаживающие скачки потребления электроэнергии в пиковые часы. Но в каждой бочке меда есть своя ложка дегтя, и порой не одна.
При всех неоспоримых достоинствах литиевые батареи подвержены старению, даже если они просто хранятся, а не используются. Они ощутимо теряют емкость на холоде, плохо переносят избыточный нагрев, причем сильная разрядка в таких условиях приводит к существенному снижению энергетической отдачи, что весьма болезненно для электротранспорта. Чтобы нивелировать этот эффект и не допустить деградации энергетических ячеек, приходится колдовать с системами термостатирования, что делает электромобили дороже. Для правильной зарядки литий-ионной батареи нужен контроллер, ограничивающий ток и защищающий цепь от короткого замыкания, и специальное балансирующее устройство, иначе часть аккумуляторов окажется переразряженной или недозаряженной.
А еще от сильного перезаряда или механического повреждения литий-ионные аккумуляторы могут бабахнуть: батареи первого поколения, где в качестве анода использовался металлический литий, а катод изготавливался из оксида кобальта, самовоспламенялись и даже взрывались из-за замыкания электродов. И представьте себе, очень весело полыхали: с термическим разгоном и выделением веществ, поддерживающих горение, что затрудняло их тушение традиционными способами, — ролики с пылающими электромобилями наверняка видели все. На воздушном транспорте сейчас и вовсе расцвела литиевая пирофобия: некоторые авиакомпании просто не допускают на борт пассажиров с пауэрбанками, не имеющими отметок государственной сертификации, и с ноунейм-аккумуляторами большой емкости.
Но и это еще не все. Литиевых месторождений на нашей планете, мягко говоря, немного — основными мировыми резервами этого металла располагают Австралия, Аргентина и Чили. И если представить, что человечество полностью откажется от двигателей внутреннего сгорания в пользу электротранспорта, то приблизительно через 90 лет литий на Земле закончится. На радость экологам! Ведь добыча щелочных металлов и их последующая утилизация приводят к загрязнению почвы и вызывают разрушение биосистем.
О возможной замене лития натрием в аккумуляторах заговорили еще в семидесятых годах прошлого века. Все-таки натрий в разы дешевле, его запасов на нашей планете выше крыши, да и природа при выпуске и последующей утилизации батарей страдать будет куда меньше. С их интегрированием в уже существующие системы хранения энергии и выпущенные электромобили проблем не возникнет, и, как утверждают аналитики, в долгосрочной перспективе натрий-ионные батареи окажутся приблизительно на 20% дешевле литиевых.
