Исследование экономического потенциала натрий-ионных аккумуляторов

Натрий-ионные аккумуляторы (SIB) являются относительно новой разработкой, которую неоднократно позиционировали как экономически перспективную альтернативу литий-ионным аккумуляторам (LIB). Однако для этого типа аккумуляторов пока опубликовано лишь одно подробное исследование стоимости материалов. В настоящей работе представлен первый подробный экономический анализ ячеек SIB типоразмера 18 650 с катодом из слоистого оксида и анодом из твердого углерода, выполненный на основе имеющихся технических паспортов докоммерческих аккумуляторных ячеек. Полученные результаты сопоставлены с результатами для конкурирующих ячеек LIB: с катодами из литий-никель-марганец-кобальт-оксида (NMC) и с катодами из литий-железо-фосфата (LFP). Дополнительно проведен анализ чувствительности, оценивающий влияние изменения цен на исходное сырье на полученные результаты. Для SIB получена стоимость ячейки 223 €/кВт·ч, тогда как для аккумуляторов LFP и NMC она составляет соответственно 229 €/кВт·ч и 168 €/кВт·ч. Основной вклад в стоимость ячеек SIB вносят затраты на материалы, прежде всего на активные материалы катода и анода. Поэтому количество активного катодного материала (например, толщина покрытия), а также возможные колебания цен на исходное сырье существенно влияют на стоимость 1 кВт·ч накопленной энергии. Для анода стоимость прекурсоров значительно влияет на стоимость твердого углерода и, следовательно, на конечную цену ячейки SIB. Органические отходы и ископаемый кокс в качестве прекурсоров способны обеспечить получение твердого углерода при весьма конкурентоспособной стоимости. Кроме того, по сравнению с LIB снижаются затраты на токосъемники, поскольку SIB допускают использование алюминия вместо меди со стороны анода. Для электролита замена лития натрием приводит лишь к незначительному снижению стоимости — с 16,1 до 15,8 €/л, что почти не отражается на конечной цене ячейки. С другой стороны, принципиальное значение имеет достижимая плотность энергии. Хотя достижение такой же стоимости 1 кВт·ч, как у LIB NMC с высокой плотностью энергии, представляется затруднительным, SIB может быть перспективной замен...