O echipă de ingineri din SUA a creat un material nou pentru bateriile sodiu-ion cu densitate energetică record, fără conţinut de litiu, mangan sau cobalt

Bateriile cele mai răspândite din prezent, numite frecvent drept litiu-tion, au o compoziţie ce conţine şi litiu, şi mangan, şi cobalt, mineritul acestor fiind având loc adeseori doar în anumite zone geografice, de multe ori în condiţii tenebre. În mod ideal, toţi şi-ar dori să nu mai folosească aceste materiale rare, aplicând în schimb compuşi mult mai răspândiţi. De asta în ultimul timp mai ales chinezii folosesc bateriile LFP, care au eliminat cobaltul şi manganul, însă, pe lângă fosfaţii mult mai răspândiţi şi fierul, conţin oricum litiu. Există şi alte tehnologii dezvoltare în prezent, cum ar fi sodiu-ion, bateria fiind formată în acest caz doar din substanţe foarte răspândite, fără litiu, fără mangan şi fără cobalt. Doar că densitatea energetică a cestor baterii e mai mică, ceea e înseamnă că ele sunt mai voluminoase şi mai grele la aceeaşi capacitate. Doar Northvolt anul trecut anunţa o baterie de 160 Wh/kg, de tip sodiu-ion, cu stare solidă, dar pe care n-a mai ajuns să o producă. Acum, însă, o echipă de ingineri din SUA a creat un material nou pentru bateriile sodiu-ion, care a permis obţinerea unei densităţi energetice record.

Echipa e una formată din ingineri, chimişti şi fizicieni din mai multe ţări ale lumii, dar se bazează în Houston, SUA, la laboratorul Canepa Research de la Universitatea din Houston. Aceştia au luat la bază principiul general de funcţionare a bateriilor sodiu-ion şi au studiat cum ar putea modifica structura şi compoziţia, pentru a spori semnificativ densitatea energetică şi a exclude astfel principala piedică a acestor baterii.

Au ajuns la concluzia că folosirea unui fosfat de sodiu şi vanadiu, cu formula NaxV2(PO4)3 ajută la creştea capacităţii bateriei de câteva ori faţă de media generală şi cu peste 15% faţă de cele mai bune încercări anterioare.

Astfel, la nivel de celulă de baterii, echipa din SUA a atins o densitate energetică de 458 Wh/kg, o cifră care e simţitor mai bună chiar şi decât bateriile litiu-ion NMC actuale! Doar chinezii de la CATL ţintesc şi dezvoltă baterii pentru aviaţie cu 500 Wh/kg, însă maşinile electrice obişnuite au o densitate energetică ce ar fi cuprinsă între 160 şi 250 Wh/kg. Respectiv, cifra atinsă acum e aproximativ dublă decât media industriei, cu mici ajustări pentru faptul că densitatea menţionată acum e la nivel de celulă, nu de carcasă a întregii baterii.

Un avantaj al noii baterii e că odată cu capacitatea de stocare crescută, a crescut şi puterea de descărcare, deci această baterie ar fi mult mai capabilă de a susţine puteri mari, faţă de cele sodiu-ion actuale. Cifre exacte, însă, nu sunt furnizate la acest capitol.

Inginerii mai spun că sodiul necesar producţiei noii baterii e de 50 de ori mai ieftin decât litiul şi poate fi extras din apă de mare ca efect al desalinizării ei.

Însă putem observa că noua baterie conţine vanadiu, care e cumva elementul cheie în obţinerea noilor proprietăţi record ale acestei inovaţii. Iar vanadiul e un materia rar, mai rar ca litiul şi chiar dacă pentru o baterie ar fi necesare cantităţi mai mici, extragerea anuală de vanadiu în lume e de doar 100.000 tone. Prin urmare, noua baterie are proprietăţi fascinante, rezolvă problema cobaltului, nichelului şi a litiului, însă tot va depinde de o altă problemă, cea a vanadiului.

Prin urmare, deşi sună promiţător la nivel de chimie şi tehnologie, noua baterie are această limitare care va fi greu de depăşit pentru a ajunge în producţie la densitatea aia energetică fabuloasă. Dar, teoretic, o baterie imensă de 100 kWh pentru o maşină electrică ar putea cântări doar puţin peste 220 kg, la o asemenea densitate energetică.