Chiny mogą zdominować baterie sodowe, kolejny duży postęp w potędze

W Changsha, głęboko w Chinach, tysiące chemików, inżynierów i pracowników produkcyjnych kształtuje przyszłość akumulatorów.

Miejski Uniwersytet Central South wydaje absolwentów, którzy rozwijają technologię, tak jak Uniwersytet Stanforda tworzył miejsca pracy dla przedsiębiorców z Doliny Krzemowej, którzy wynaleźli mikroczipy. Po drugiej stronie rzeki Xiang ogromne fabryki mieszają minerały w wysoko przetworzone związki, które umożliwiają ładowanie akumulatorów.

Te baterie, w większości litowe, doprowadziły do ​​powstania telefonów komórkowych i innych urządzeń elektronicznych. Zmieniają przemysł motoryzacyjny i wkrótce mogą zacząć robić to samo w przypadku paneli słonecznych i turbin wiatrowych, które są kluczowe w walce ze zmianami klimatycznymi. Chiny dominują w rafinacji i produkcji chemikaliów.

Teraz Chiny zajmują pozycję lidera kolejnej dużej innowacji w zakresie akumulatorów: zastąpienia litu sodem, znacznie tańszym i powszechniej dostępnym materiałem.

Sód, występujący na całym świecie jako składnik soli, jest sprzedawany za 1 do 3 procent ceny litu i jest chemicznie bardzo podobny. Ostatnie postępy oznaczają, że baterie sodowe można teraz ładować codziennie przez lata, eliminując kluczową zaletę baterii litowych. Zwiększyła się również pojemność energetyczna baterii sodowych.

A baterie sodowe mają dużą zaletę: zachowują prawie cały swój ładunek, gdy temperatura spada poniżej zera, czego zwykle nie mają baterie litowe.

W Changsha absolwenci zielonego kampusu Central South University pracują nad technologią baterii sodowych w pobliskich laboratoriach badawczych prowadzonych przez firmy, w tym niemiecki BASF, największego na świecie producenta chemikaliów. Jedna z pierwszych dużych fabryk sodowych chemikaliów do akumulatorów jest już w budowie, zaledwie kilka przecznic od laboratoriów.

Chińscy urzędnicy zajmujący się bateriami powiedzieli w wywiadach, że w zeszłym roku wymyślili, jak sprawić, by ogniwa sodowe były tak podobne do ogniw litowych, że można je było wytwarzać przy użyciu tego samego sprzętu. Chiński gigant CATL, największy na świecie producent akumulatorów do pojazdów elektrycznych, twierdzi, że odkrył sposób na wykorzystanie ogniw sodowych i litowych w jednym zestawie akumulatorów do pojazdów elektrycznych, łącząc niski koszt i odporność na warunki atmosferyczne ogniw sodowych z rozszerzoną gamą ogniw litowych komórki. Firma twierdzi, że jest teraz gotowa do masowej produkcji tych hybrydowych akumulatorów.

„Jesteśmy gotowi do jego produkcji”, powiedział Huang Qixin, zastępca dziekana Instytutu Badawczego CATL, w wywiadzie udzielonym w centrali firmy w Ningde w Chinach. CATL, co oznacza Współczesna Amperex Technology Ltd. , częściowo na chemikaliach z Changsha, a niedawno zbudował pierwszą linię montażową baterii sodowych na dużą skalę w Ningde.

Międzynarodowe korporacje zwracają uwagę na sód.

„Zmniejszy to szczytowe zapotrzebowanie na lit” — powiedział Mike Henry, dyrektor generalny BHP, największego na świecie górnika. „Jestem przekonany, że w niektórych zastosowaniach zaczniemy zastępować sód litem”.

Poważne badania nad wykorzystaniem sodu do akumulatorów rozpoczęły się w latach 70. pod kierunkiem Stanów Zjednoczonych. Japońscy naukowcy dokonali przełomowych postępów dziesiątki lat temu. Od tego czasu chińskie firmy przejęły inicjatywę w komercjalizacji technologii.

Według firmy konsultingowej Benchmark Minerals spośród 20 planowanych obecnie lub już budowanych fabryk akumulatorów sodowych na całym świecie 16 znajduje się w Chinach. W ciągu dwóch lat Chiny będą miały prawie 95 procent światowych mocy produkcyjnych baterii sodowych. Benchmark przewiduje, że produkcja baterii litowych nadal będzie w tym momencie karłowata, ale postęp w dziedzinie sodu przyspiesza.

Oczekuje się, że na przyszłotygodniowym salonie samochodowym w Szanghaju producenci samochodów i akumulatorów ogłoszą plany dotyczące akumulatorów sodowych przynajmniej w niektórych małych, limitowanych samochodach na rynek chiński.

Najbardziej obiecującymi zastosowaniami baterii sodowych są sieci elektryczne, sieci przewodowe i wieże przesyłające energię elektryczną. Baterie sieciowe to szybko rozwijający się rynek, zwłaszcza w Chinach. Tesla powiedział w tym tygodniu, że zbuduje fabrykę w Szanghaju, aby produkować baterie litowe dla dostawców energii.

Baterie sodowe muszą być większe niż baterie litowe, aby przenosić ten sam ładunek elektryczny. Jest to problem w przypadku samochodów o ograniczonej przestrzeni, ale nie w przypadku przechowywania w sieci energetycznej. Zakłady użyteczności publicznej przechodzące z litu na sód mogłyby po prostu umieścić dwa razy więcej akumulatorów na pustej działce w pobliżu paneli słonecznych lub turbin wiatrowych.

Zakłady użyteczności publicznej na całym świecie mają coraz większy apetyt na ogromne ilości akumulatorów, przechodząc na źródła przyjazne dla klimatu, takie jak energia słoneczna i wiatrowa. Powinny być w stanie magazynować energię, gdy świeci słońce i wieje wiatr, a później wykorzystywać ją jako alternatywę dla energii elektrycznej z węgla lub gazu.

Energia elektryczna w dużej chińskiej prowincji Shandong sprzedaje się do 20 razy więcej wczesnym wieczorem, kiedy popyt jest wysoki, niż w południe, kiedy więcej energii słonecznej zalewa sieć, niż potrzebują fabryki i domy. Firmy wytwarzające energię używają baterii litowych do dystrybucji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych przez więcej godzin.

Ale niektóre zakłady użyteczności publicznej, takie jak Three Gorges w środkowo-zachodnich Chinach, zaczęły eksperymentować z bateriami sodowymi. Frank Haugowitz, konsultant specjalizujący się w chińskim przemyśle fotowoltaicznym, powiedział, że wiele prowincji zaczęło wymagać od nowo budowanych farm fotowoltaicznych lub wiatrowych instalacji wystarczającej ilości baterii, aby przechowywać od 10 do 20 procent wytwarzanej przez nie energii elektrycznej.

CATL zainstalował baterie litowe wielkości minivanów na stacjach ładowania pojazdów elektrycznych w miastach takich jak Fuzhou. Akumulatory ładują się automatycznie, gdy energia elektryczna jest tania, na przykład w nocy lub gdy słońce świeci na panele słoneczne na dachu stacji ładującej, i są gotowe, gdy kierowca podjeżdża, aby się naładować. CATL bada, czy sód można stosować w takich miejscach.

W przeciwieństwie do baterii litowych, nowoczesne baterie sodowe nie wymagają rzadkich materiałów, takich jak kobalt, minerał wydobywany głównie w Afryce w warunkach, które zaalarmowały organizacje broniące praw człowieka. Nowsze baterie sodowe również nie wymagają niklu, który pochodzi głównie z kopalń w Indonezji, Rosji i na Filipinach.

Jednakże, gdy Chiny ścigają się w kierunku przywództwa w zakresie sodu, wciąż stoją przed wyzwaniami. Na początek, jest skąd wziąć sód.

Podczas gdy soli jest pod dostatkiem, Stany Zjednoczone stanowią ponad 90 procent łatwo wydobywalnych światowych zasobów sody kalcynowanej, głównego przemysłowego źródła sodu. Głęboko na południowo-zachodniej pustyni Wyoming znajdują się ogromne złoża sody kalcynowanej, powstałe 50 milionów lat temu. Soda kalcynowana od dawna jest wydobywana dla przemysłu szklarskiego w Ameryce.

Przy minimalnych naturalnych rezerwach sody kalcynowanej i nie chcąc być zależnym od importu ze Stanów Zjednoczonych, Chiny zamiast tego produkują syntetyczną sodę kalcynowaną w zakładach chemicznych opalanych węglem.

Chiński przemysł syntetycznej sody kalcynowanej odnotowuje poważne zanieczyszczenie wody. Należą do nich zawalenie się pryzmy żużla alkalicznego w środkowo-wschodnich Chinach w 2016 r., które zmiotło samochody i uszkodziło główną rzekę. Krajowa agencja ochrony środowiska pracuje nad oczyszczeniem przemysłu.

Innym pytaniem wiszącym nad sodem jest to, czy lit pozostanie drogi. Ceny litu wzrosły czterokrotnie od 2017 r. do listopada ubiegłego roku, ale od tego czasu spadły o dwie trzecie.

Wątpliwości budzi też trwałość baterii sodowych. Firmy energetyczne chcą wiedzieć, jak baterie sodowe działają przez lata na zewnątrz, a nie tylko w laboratoriach, powiedział David Fishman, doradca ds. sektora energetycznego w firmie konsultingowej Lantau Group.

Ale pan Fishman i inni uważnie obserwują rozwój baterii sodowych. Zapotrzebowanie na akumulatory szybko rośnie i jest mało prawdopodobne, aby lit pozostał dominującym materiałem w nieskończoność.

„Tak, sód odgrywa pewną rolę” — powiedział pan Henry z BHP. „Chiny przodują w badaniach w tej dziedzinie”.

ja ty Przyczynić się do badań.