Cele mai utilizate baterii reîncărcabile de pe piață sunt cele pe bază de litiu-ion. Cu toate acestea, în prezent sunt dezvoltate diferite tehnologii care ar putea avea aplicații la o scară mult mai mare. Una dintre aceste tehnologii se bazează pe utilizarea bateriilor sodiu-ion.
Cercetătorii sunt optimiști cu privire la faptul că vor putea face utilizarea bateriilor de sodiu viabilă în decurs de câțiva ani de zile.
În luna septembrie 2020, Agenția pentru Proiecte de Cercetare Avansată din cadrul Departamentului de Energie a acordat companiei Natron Energy din Santa Clara, California, 19,9 milioane de dolari, ca parte a unui nou program de accelerare a dezvoltării tehnologiilor, cu scopul de a crește eforturile de comercializare. „În prezent, bateriile sunt în etapa de producție comercială de volum redus”, a declarat vicepreședintele departamentului de vânzări, Jack Pouchet. Primii clienți ai companiei Natron sunt centrele de date și companiile de telecomunicații.
„Din punct de vedere al performanței, bateriile sodiu-ion nu sunt potrivite pentru domeniul dispozitivelor electronice portabile sau al vehiculelor electrice. Bateriile litiu-ion prezintă o densitate de energie mai mare decât bateriile sodiu-ion, ceea ce înseamnă că o baterie litiu-ion compactă va avea un timp de funcționare mai îndelungat între două încărcări. Până în prezent, densitatea energetică a bateriilor sodiu-ion reprezintă aproximativ jumătate din cea a bateriilor litiu-ion, care poate ajunge până la 285 Wh/kg”, a declarat K. M. Abraham, profesor și cercetător în cadrul Northeastern University și directorul tehnic al companiei de consultanță pentru baterii pe bază de litiu, E-KEM Sciences.
Totuși, bateriile sodiu-ion ar putea avea un avantaj față de cele litiu-ion în aplicațiile staționare, precum stocarea energiei regenerabile pentru case și rețele sau utilizarea pe post de energie de rezervă pentru centrele de date, unde costul este mai important decât dimensiunea și densitatea bateriilor. Pe baza informațiilor disponibile în prezent, Abraham preconizează că bateriile sodiu-ion vor avea un cost cu aproximativ 10-20% mai mic decât cele litiu-ion.
Cel mai mare avantaj al bateriilor pe bază de sodiu este reprezentat de utilizarea de materiale comune, ieftine și benigne. În scoarța terestră există o cantitate de sodiu de peste o mie de ori mai mare decât cea de litiu. De asemenea, extragerea și purificarea sodiului este mult mai ieftină. Mai mult decât atât, catodul de oxid de sodiu metalic utilizat, în mod uzual, în cadrul bateriilor comerciale (anodul este fabricat din carbon, la fel ca și în cazul bateriilor litiu-ion) poate fi fabricat utilizând metale precum fierul și manganul. În schimb, catodul bateriilor litiu-ion conține cobalt, un metal cu rezerve geologice și un lanț de aprovizionare limitat. De asemenea, alte tipuri de baterii, precum cele din plumb-acid și nichel-cadmiu, conțin metale toxice. „Principala atracție a sodiului este durabilitatea”, a declarat Abraham.
„De asemenea, bateriile pe bază de sodiu sunt mai stabile și mai sigure decât cele pe bază de litiu-ion. Acestea au un interval mai mare de temperaturi la care pot fi utilizate, sunt neinflamabile și nu prezintă fenomenul de „thermal runaway”, care poate provoca combustia spontană observată în cazul bateriilor litiu-ion”, a declarat Pouchet.
Natron este una dintre puținele companii care dezvoltă și comercializează baterii sodiu-ion. Compania a adoptat o abordare unică, fabricând atât catodul, cât și anodul din Prussian Blue, un pigment utilizat în vopsele și coloranți. Structura chimică a materialului prezintă o eficiență ridicată în absorbția și eliberarea ionilor de sodiu, acest lucru conducând la o încărcare și o descărcare rapidă (de ordinul minutelor) cu scopul de a furniza impulsuri mari de energie. De asemenea, electrozii Prussian Blue au o durată de viață mai mare decât electrozii pe bază de carbon și metal, putând efectua până la 50.000 de cicluri de încărcare”, a declarat Pouchet.
Cealaltă companie care fabrică baterii sodiu-ion, Faradion, care are sediul în Marea Britanie, comercializează produsele sale în Australia și India. În anul 2020, reprezentanții companiei au anunțat că au primit prima comandă de la grupul de investiții ICM Australia pentru utilizare pe piața australiană, unde cererea de baterii pentru stocarea energiei electrice pentru aplicațiile rezidențiale și comerciale a crescut. De asemenea, compania dezvoltă bateriile pentru vehiculele comerciale din India.
Reprezentanții companiei sunt de părere că celulele prototip pot furniza o densitate de energie de peste 140 Wh/kg. În plus, la sfârșitul lunii februarie 2021, aceștia au anunțat faptul că lucrează cu compania energetică Phillips 66 din Houston, Texas, pentru a dezvolta materiale anodice pentru baterii, cu costuri mai mici și cu performanțe mai ridicate.
