Natriumakku voisi korvata litiumin sähköautoissa – uusi tutkimus vertasi Teslan akkuihin
Saksalainen tutkimus vertasi kiinalaista natriumakkua Teslan litiumakkuihin. Tulos yllätti – ja natrium on paljon halvempaa ja yleisempää kuin litium.
Sähköautojen akut perustuvat tällä hetkellä pitkälti litiumiin, mutta se on kallis ja kriittinen raaka-aine. Natrium voisi olla vaihtoehto – ja uusi saksalainen tutkimus antaa sille yllättävän hyvät arviot.
RWTH Aachenin yliopiston tutkijat vertasivat kiinalaisen HiNa-yhtiön valmistamaa natriumioniakkua Teslan litiumioniakkuihin. Tulokset julkaistiin toukokuun lopulla Cell Press -julkaisijan Physical Science -lehdessä. HiNa on Kiinan tiedeakatemian spinoff-yhtiö, joka toimittaa akkuja muun muassa JAC-autovalmistajalle.
Natrium on huomattavasti yleisempää ja edullisempaa kuin litium. Jos akkuteknologia saadaan toimivaksi, se voisi laskea valmistuskustannuksia ja vähentää riippuvuutta kriittisten mineraalien toimitusketjuista.
Miten akut vertautuivat?
Tutkijat käyttivät impedanssispektroskopiaa, röntgenkuvausta ja muita menetelmiä tutkiakseen 120 natriumionikennoä. He mittasivat akkujen suorituskykyä eri lämpötiloissa, välillä −20 °C:sta 45 °C:seen, ja vertasivat niiden rakennetta Teslan akkuihin.
Yksi löydöksistä oli, että HiNan akku käyttää samankaltaista rakenneratkaisua kuin Tesla – niin sanottua tabless-rakennetta ja kaksinkertaista alumiinivirrankerääjää. Tämä vähentää resistanssia ja pitää lämpötilan tasaisempana koko akussa.
"Olimme positiivisesti yllättyneitä siitä, kuinka yhtenäisiä kennot olivat", sanoi tutkija Moritz Schütte.
Heikkoudet ovat vielä tiedossa
Natriumakku ei ole vielä täysin valmis haastamaan litiumia kaikissa käyttökohteissa. Sen energiatiheys on toistaiseksi pienempi kuin parhaissa litiumakuissa, ja lataaminen kylmässä on selkeä heikkous.
"Sovelluksissa, joissa akku joutuu latautumaan usein kylmässä, tarvitaan asianmukaista lämmönhallintaa tai erityisiä käyttöstrategioita", Schütte totesi.
Tutkijat löysivät myös odottamattoman korkeita kuparipitoisuuksia tietyissä katodialueissa, mikä herättää kysymyksiä akun pitkäaikaiskestävyydestä.
Schütten mukaan natriumakku sopii tämänhetkisessä muodossaan parhaiten kiinteisiin energiavarastoihin, sähköverkon tukipalveluihin sekä lyhyen matkan ajoneuvoihin tai kaupallisiin kulkuneuvoihin – siis tilanteisiin, joissa hinta ja raaka-aineiden saatavuus painavat enemmän kuin maksimaalinen toimintamatka.
Mitä seuraavaksi?
Tutkijat aikovat jatkossa parantaa akun latauskykyä pakkasolosuhteissa ja kehittää elektrodimateriaalia edelleen. Schütten mukaan erityisesti kovan hiilen anodit ja elektrolyytin koostumuksen kehittäminen ovat lupaavia suuntia.
Tulevaisuudessa tavoitteena on natriumakkuja, jotka eivät tarvitse lainkaan nikkeliä tai kuparia ja joiden energiatiheys on kilpailukykyinen litiumin kanssa. Ollaan vielä matkalla sinne, mutta suunta näyttää hyvältä.