Kína élen jár a lítiumnál olcsóbb nátriumakkumulátorok fejlesztésében

A Pekingtől 1500 kilométerre délre fekvő Csangsa Egyetem – a mikrochipek úttörőjeként ismert kaliforniai Stanfordhoz hasonlóan – ontja magából az új technológiát tervező diplomásokat. A Hsziang folyó túlpartján óriási gyárak keverik az ásványi anyagokat olyan vegyületekké, amelyekből újratölthető akkumulátorokat állítanak elő.

A jobbára lítiumból készült akkumulátorok felgyorsították a mobiltelefonok és más szórakoztató elektronikai cikkek elterjedését. Átalakították az autóipart, belátható időn belül pedig átalakíthatják a napelemek és szélturbinák használatát, amelyek létfontosságúak az éghajlatváltozás elleni küzdelemben. Kína uralja a vegyipari finomítást és gyártást egyaránt, most pedig újabb forradalmi újításra készül, arra, hogy a lítiumot a sokkal olcsóbb és elterjedtebb nátriummal helyettesítse.

A só alkotóeleme, a lítiumhoz kémiailag nagyon hasonló nátrium mindenütt megtalálható – viszont csak a töredékébe, a lítium árának 1–3 százalékába kerül. A közelmúltban elért áttörésekkel a nátriumakkumulátorok már most éveken át naponta tölthetők, amivel a lítiumakkumulátor egyik kulcsfontosságú előnyét veszíti el. Ezzel párhuzamosan a nátriumakkumulátorok energiakapacitása is nőtt.

Behozhatatlan előnyük viszont, hogy a töltésüket még jóval fagypont alatti hőmérsékleten is szinte hiánytalanul megőrzik, ami a lítiumakkumulátorra nem igazán jellemző – emlékeztetett a The New York Times.

A debreceni beruházó, a kínai CATL, az elektromos autók akkumulátorának globálisan is legnagyobb gyártója már annak a technológiáját is kidolgozta, miként lehet egyetlen akkumulátorban ötvözni a nátriumcellák alacsony költségét és időjárás-állóságát a lítiumcellák megnövelt hatótávolságával. A vállalat készen áll a vegyes akkumulátorcsomagok tömeggyártására.

Rövidesen megjelennek a nátriumakkumulátoros elektromos autók

„Biztos vagyok benne, hogy bizonyos eszközökben a nátrium kezdi majd helyettesíteni a lítiumot” – állítja a BHP, a világ legnagyobb bányavállalatának vezérigazgatója. Mike Henry szerint ezzel csökken a lítium iránti kereslet.

A nátrium akkumulátorokban történő felhasználására irányuló kutatások a hetvenes években kezdődtek az Egyesült Államokban, majd japán kutatók mérföldköveket jelentő előrelépést tettek. Azóta a kínai cégek átvették a vezetést a technológia kereskedelmi hasznosításában.

A már épülő húsz nátriumakkumulátor-gyárból tizenhat Kínában található. Két éven belül Kína a világ nátriumakkumulátor-kapacitásának közel 95 százalékával fog rendelkezni.

A közelgő sanghaji autókiállításon az autógyártók előreláthatóan bejelentik, hogy nátriumakkumulátorokat fognak beépíteni néhány, a kínai piacra szánt kisebb autóba.

A nátriumakkumulátorok mérete hasonló kapacitásnál a lítiuménál nagyobb, így beépítésük egyelőre gondot okoz a személygépkocsik esetében, ugyanakkor sokkal alkalmasabbak a villanyáram tárolására a szabadban, például napelemek vagy szélturbinák közelében, így akkor is szolgáltatnak energiát, amikor nem süt a nap, vagy nem fúj a szél.

Finnországban „homokakkumulátorokat” fejlesztettek ki, amelyek hónapokig képesek tárolni a villamos energiát.

A borús, szélcsendes napokra tárolják az energiát 

A kínai Sandung tartományban kora este, a legnagyobb fogyasztás idején hússzor drágább az áram, mint délben, amikor sokkal kisebb az energia iránti igény. Az olcsóbb nátriumakkumulátorokkal a fogyasztás egyenletesebben osztható el. Kína több tartományában már most megkövetelik, hogy az újonnan épülő nap- vagy szélerőművek mellett annyi akkumulátort telepítsenek, amennyi az általuk termelt villamos energia 10-20 százalékát képes tárolni.

A CATL kisbusz méretű lítiumakkumulátorokat telepített az elektromos autók töltőállomásaira, például Fucsouban. Az akkumulátorok automatikusan feltöltődnek, amikor olcsó az áram, vagy amikor a napenergia tölti a tetőn elhelyezett napelemeket. Már vizsgálják, miként lehetne a lítiumakkumulátort nátriumossal felváltani.

Kína azonban más kihívásokkal szembesül: a nátrium beszerzésével.

Só ugyan bőségesen akad, az ipari felhasználásra alkalmas nátriumszóda könnyen bányászható készleteinek több mint 90 százaléka azonban az Egyesült Államokban található. A wyomingi sivatag alatt hatalmas, 50 millió éve keletkezett lelőhely található. A nyersanyagot régóta az amerikai üveggyártás hasznosítja.

Mivel a természetes készletek minimálisak, Kína pedig ódzkodik az amerikai függőségtől, inkább szintetikus nátriumot állít elő szénnel működő vegyi üzemekben. A gyártás hátulütője, hogy veszélyes vízszennyezéssel jár.

A lítium nátriummal történő helyettesítését a lítium ára is befolyásolja, amely 2017 óta tavaly novemberig megnégyszereződött, azóta viszont a kétharmadával csökkent.

Ki kell még deríteni a nátriumakkumulátorok tartósságát a valós életben is, eddig ugyanis csak laboratóriumi körülmények között bizonyították.

Az viszont biztos, hogy az akkumulátorok iránti kereslet rohamosan növekszik, és a lítium nem marad a végtelenségig a domináns nyersanyag.

(Borítókép: Munkások egy lítiumakkumulátor-gyárban 2023. április 12-én. Fotó: CFOTO / Future Publishing / Getty Images)