Технология аккумуляторов стремительно развивается, поскольку исследователи стремятся открыть следующую эру устойчивого хранения энергии. Идеальная батарея должна обладать длительным сроком службы, замечательной энергоемкостью и оптимизированным процессом производства. Имея это в виду, они разрабатывают натрий-ионные батареи, которые могут произвести революцию в возобновляемых источниках энергии. Сырьем для этих батарей являются соль и биомасса из лесной промышленности.
Исследователи из Университета Чалмерса решили изучить натрий-ионные батареи, в которых вместо лития используется натрий . В своем последнем исследовании они провели всестороннюю оценку жизненного цикла этих батарей. Исследование было сосредоточено на анализе общего воздействия батарей на окружающую среду и ресурсы, начиная от добычи сырья и заканчивая заключительными этапами производства. Они обнаружили, что натрий-ионные батареи оказывают такое же воздействие на климат, как и литий-ионные, но без риска нехватки сырья.
Рикард Арвидссон , доцент кафедры анализа экологических систем в Чалмерсе, говорит: «Мы пришли к выводу, что натрий-ионные батареи намного лучше литий-ионных батарей с точки зрения влияния на дефицит минеральных ресурсов и эквивалентны им с точки зрения воздействия на климат. В зависимости от рассматриваемого сценария, они выбрасывают от 60 до чуть более 100 килограммов эквивалента углекислого газа на киловатт-час теоретической емкости хранения электроэнергии, что ниже, чем сообщалось ранее для этого типа натрий-ионных батарей. Это, безусловно, многообещающая технология».
Кроме того, исследователи выявили несколько потенциальных стратегий для дальнейшего минимизирования воздействия на климат , включая разработку более экологичного электролита, который, как выяснилось, вносит значительный вклад в общее воздействие батареи на окружающую среду.
Об исследовании
В данном исследовании анализируется воздействие двух типов натрий-ионных аккумуляторных элементов на окружающую среду и ресурсы . Рассматривается весь жизненный цикл батарей, от добычи сырья до производства элементов. Исследование сосредоточено на функциональной единице с теоретической емкостью хранения электроэнергии в 1 кВт·ч на уровне элемента. Оба типа аккумуляторных элементов в основном используют легкодоступное сырье.
Анод состоит из прочного углерода, полученного либо из биогенного лигнина, либо из ископаемых ресурсов. Катод состоит из специальной смеси , называемой прусской белой, в состав которой входят натрий, железо, углерод и азот. Электролит представляет собой соль натрия , специально разработанную для будущего масштабного производства. Были рассмотрены два различных варианта состава электроэнергии, а также два различных метода распределения ресурсов и выбросов.
- Один из них, в котором экологические и ресурсные эффекты распределяются между сопутствующими продуктами на основе массы
- Другой метод распределяет все воздействие на основной продукт, включая натрий-ионный аккумулятор, а также его компоненты и материалы.
Потребность в натрий-ионных батареях
Профессор Рикард Арвидссон сказал: «Материалы, которые мы используем в батареях будущего, будут иметь важное значение для перехода на возобновляемые источники энергии и создания автопарка, полностью отказавшегося от ископаемого топлива».
Согласно Закону Европейской комиссии о критически важных сырьевых материалах , ожидается значительный рост спроса на эти материалы для производства аккумуляторов. Это связано с быстрым переходом европейских стран на электромобили и возобновляемые источники энергии.
Натрий-ионные аккумуляторы, которые могут произвести революцию в области возобновляемых источников энергии, поскольку удовлетворяют требованиям зеленого перехода, потребуют увеличения местного производства аккумуляторов. Это также увеличит спрос на другие инновационные технологии, не связанные с ископаемым топливом, и на постоянные поставки сырья. Однако это производство несет в себе значительный риск перебоев в поставках из-за ограниченных источников сырья.
«Литий-ионные батареи становятся доминирующей технологией в мире, и они более экологичны, чем технологии на основе ископаемого топлива, особенно в транспортной сфере. Но литий представляет собой узкое место. Невозможно производить литийсодержащие батареи с той же скоростью, что и электромобили, и в долгосрочной перспективе существует риск истощения месторождений. Кроме того, добыча основных компонентов батарей, таких как литий и кобальт, в основном сосредоточена в ограниченных регионах мира. Эта концентрация представляет собой значительную угрозу для общего предложения», — добавил профессор Рикард.
Источник : Ресурсоэффективные и экологически чистые натрий-ионные батареи.
