ИСТИНА

Гигантский рынок литий-ионных накопителей электроэнергии (оценивается в 20-50 млрд. долл./год) постоянно трансформируется: если еще несколько лет назад на нем доминировали аккумуляторы для портативной электроники, то сейчас все больший вес набирают батареи для электротранспорта, сетевой энергетики и промышленных роботов и установок. Постоянное увеличение потребности в литий-ионных аккумуляторах (ЛИА) и среднего размера накопителей сталкивается с проблемой дороговизны лития, ограниченности его мировых запасов и неоднородного распределения литий-содержащих полезных ископаемых по странам. Для преодоления этих трудностей ученые всего мира, в том числе и в России, создают альтернативную технологию – натрий-ионные аккумуляторы (НИА), которая сможет потеснить не только ЛИА, но и повсеместно используемые свинец-кислотные аккумуляторы. По своим электрохимическим и удельным массогабаритным характеристикам НИА достаточно близки к ЛИА. НИА характеризуются сопоставимым с ЛИА количеством зарядно-разрядных циклов, достигающих нескольких сотен или тысяч (в зависимости от используемых материалов) без дополнительного технического обслуживания. Имеющиеся на сегодняшний день прототипы демонстрируют энергоемкость порядка 120-160 Вт∙ч/кг, что выше, чем у ЛИА в момент зарождения технологии (~110 Вт∙ч/кг), но ниже, чем у современных ЛИА (150-250 Вт∙ч/кг). Наиболее вероятно, что при дальнейшем развитии технологии НИА их энергоемкость будет уступать ЛИА на 10-20%, но превышать объемную и удельную энергоемкость СКА в 2-3 раза. Оценить точное снижение стоимости производства затруднительно, т.к. цена продукта будет сильно зависеть от масштабов производства. Тем не менее, поскольку стоимость источников лития примерно на два порядка выше, чем аналогичных соединений натрия, очевидно, что технология НИА изначально имеет значительное ценовое преимущество перед ЛИА. Крайне положительным фактором для дальнейшего развития НИА является возможность использования всех разработанных за последние годы технологических подходов к созданию активных слоев, ячеек, батарей, схем управления и т.д. Это означает, что любое имеющееся производство батарей ЛИА можно использовать для НИА без существенных вложений в трансформацию оборудования. Основным барьером, который ограничивает промышленное производство НИА на сегодняшний день, являются активные компоненты – катод, анод и электролит. В докладе будут рассмотрены основные проблемы, с которыми сталкиваются исследователи и разработчики активных материалов, электролита и ячеек НИА. Работы выполнена при поддержке гранта РНФ 17-73-30006.