Коммерческая натрий-ионная батарея от китайского производителя Hina по качеству сборки и внутреннему устройству не уступает литий-ионным ячейкам Tesla. К такому выводу пришли авторы независимого исследования, опубликованного в журнале Cell Press — Cell Reports Physical Science.
Исследователи из немецкого Университета RWTH Aachen установили, что разброс сопротивления между 120 протестированными ячейками составляет всего 5,3% — это признак высокоточного серийного производства, которое может конкурировать с лучшими литиевыми элементами на рынке.
Что показал разбор
Исследовательская группа под руководством Кристиана Зиберта и Морица Шютте поставила цель сравнить широко используемую натрий-ионную ячейку Hina с передовой литий-ионной технологией Tesla.
Ученые применили импедансную спектроскопию (неразрушающий метод) для оценки однородности 120 ячеек, а затем протестировали их производительность при силе тока и температурах от −20°C до 45°C. Они использовали рентгеновские лучи для визуализации внутренней структуры, после чего физически разобрали ячейки для измерения размеров электродов, их состава и микроструктуры.
Главная находка оказалась структурной. В ячейке Hina используется «бесфланцевая конструкция токосъемника с двойным алюминиевым слоем, которая снижает сопротивление и обеспечивает равномерное распределение температуры — это также повторяет текущую конструкцию батарей Tesla», — пишут исследователи.
Эта бесфланцевая архитектура является той самой ключевой особенностью, которую Tesla внедрила в своих ячейках 4680. Исследователи отмечают, что это первая коммерчески доступная натрий-ионная батарея, использующая данное решение. Натрий-ионные технологии здесь имеют преимущество в стоимости: они могут использовать алюминиевые токосъемники с обеих сторон ячейки, в то время как литий-ионным требуется более дорогая медь на стороне анода.
«Мы были приятно удивлены тем, насколько однородны эти ячейки», — отметил Шютте.
В чем преимущество остается за Tesla
Скепсис оправдан в отношении аспектов, наиболее важных для электромобилей. Исследователи четко дали понять, что ячейка все еще отстает от передовых литий-ионных технологий по двум направлениям.
Первое — это плотность энергии. «Современные коммерческие натрий-ионные ячейки, как правило, обладают меньшей плотностью энергии, чем лучшие литий-ионные аналоги, и в целом эта технология менее зрелая», — сказал Шютте. Это делает натрий более подходящим для стационарных накопителей, сетевых сервисов, а также коммерческого транспорта или автомобилей с малым запасом хода, чем для пассажирских электромобилей с большим пробегом.
Второе — зарядка в холодную погоду. Натрий хорошо справляется с *разрядкой* на холоде, но зарядка остается проблемой. «Для приложений, требующих частой зарядки при низких температурах окружающей среды, потребуются соответствующие стратегии терморегулирования, поскольку зарядка при низких температурах остается явным слабым местом», — добавил Шютте.
Разбор также выявил странность: неожиданно высокое и неравномерно распределенное содержание меди в частях катода, что, по словам исследователей, «вызывает интересные вопросы о её роли в производительности и процессе старения». Шютте добавил, что хотел бы видеть будущие натриевые ячейки «свободными от никеля и меди» при достижении конкурентоспособной плотности энергии.
Конкурентный контекст
Это открытие сделано в то время, когда китайские гиганты аккумуляторной индустрии переводят натрий-ионные технологии из разряда лабораторных диковин в серийное производство. В апреле мы сообщали, что CATL запускает свои натрий-ионные батареи Naxtra для электромобилей в 2026 году, нацеливаясь на показатели около 175 Вт·ч/кг и запас хода примерно 600 км по мере развития технологии, а также на возможность зарядки при температурах до −30°C.
Технология уже вышла на дороги. В феврале CATL и Changan представили первый в мире серийный натрий-ионный электромобиль — Changan Nevo A06. Исследователи также продолжают работать над устранением слабых мест натрия: одна из групп уже продемонстрировала натрий-ионную ячейку с 11-минутной зарядкой и запасом хода 450 км.
Компания Hina, дочернее предприятие Китайской академии наук, поставляет ячейки как для транспортных средств, так и для сетевых накопителей, и уже демонстрировала коммерческие блоки с характеристиками около 165 Вт·ч/кг.
Мнение Electrek
Заголовок говорит сам за себя: китайская натрий-ионная батарея «не уступает» Tesla. Однако важно уточнить, о чем именно идет речь в исследовании, ведь в деталях кроется вся суть.
Это не тот случай, когда натрий побеждает литий в спецификациях. По плотности энергии — ключевому показателю запаса хода электромобиля — натрий все еще проигрывает. Однако немецкая команда подтвердила нечто, возможно, более важное для долгосрочной перспективы: независимый западный академический разбор показал, что китайская натрий-ионная ячейка производится на уровне качества и дизайна, сопоставимом с лучшими литиевыми элементами, с использованием доступных, дешевых и простых в цепочке поставок материалов. Разброс сопротивления в 5,3% на 120 ячейках — это показатель стабильности, который возможен только на зрелой производственной линии, а не в лабораторных условиях.
Это главный вывод. Претензия к натрию всегда заключалась в том, что это перспективная химия, «застрявшая» на этапе подготовки. Данный разбор доказывает, что производство уже готово — оставшиеся пробелы в плотности энергии и зарядке при отрицательных температурах являются инженерными задачами с четкими планами решения, а не фундаментальными барьерами. В сочетании с тем, что CATL уже в этом году ставит натриевые блоки в серийные автомобили, это еще один аргумент в пользу того, насколько далеко вперед ушла аккумуляторная индустрия Китая.
Открытым остается вопрос, выйдет ли это качество за пределы систем хранения энергии и бюджетных авто на массовый рынок электромобилей. Если натрий сократит разрыв в плотности энергии так же, как это сделал литий-железо-фосфат (LFP), математика стоимости станет слишком серьезной, чтобы её игнорировать.
Ставлю на то, что эти натриевые ячейки уже довольно дешевы.
Если вы заряжаете электромобиль дома, установка солнечных панелей на крыше — один из самых разумных способов зафиксировать низкие затраты на топливо на долгий срок. Поскольку тарифы на электроэнергию выросли почти на 10% в прошлом году, домашняя солнечная энергия защитит вас от будущих повышений цен. А благодаря вариантам лизинга и соглашениям о покупке электроэнергии (PPA) вы можете установить солнечные панели с нулевыми первоначальными затратами и начать экономить немедленно. Если вы хотите найти лучшее предложение, ознакомьтесь с сервисом EnergySage. Это бесплатная платформа, где сотни проверенных установщиков конкурируют за ваш заказ, что позволяет сэкономить от 20 до 30% по сравнению с самостоятельным поиском подрядчика. Никаких навязчивых звонков, пока вы сами не выберете исполнителя. Получите бесплатные расчеты здесь.