Akumulatory oparte na jonach sodu wchodzą do fazy masowej produkcji. Zdaniem niektórych badaczy mogą one ostatecznie stać się tańszą i bezpieczniejszą alternatywą dla technologii litowej w samochodach elektrycznych oraz innych zastosowaniach związanych z energią.

Akumulatory litowo-jonowe są sercem współczesnego świata. Zasilają one osiem miliardów telefonów komórkowych, setki milionów laptopów oraz szybko powiększające się floty samochodów elektrycznych i magazynów energii. Na rynku baterii pojawia się jednak nowy konkurent. Akumulatory sodowe mogą być tańsze, bezpieczniejsze i znacznie bardziej przyjazne dla środowiska niż ogniwa litowo-jonowe. Bieżący rok może zaś zapoczątkować erę sodu. W kwietniu CATL, chiński gigant będący największym producentem baterii na świecie ogłosił, że przed końcem 2026 roku rozpocznie masową produkcję akumulatorów sodowo-jonowych. Przedsiębiorstwo z siedzibą w Ningde poinformowało również o podpisaniu umów na dostawę tych akumulatorów zarówno do producentów aut, jak i deweloperów magazynów energii, wspierających sieci elektroenergetyczne.

 
Chiny widzą w nowych bateriach duży potencjał 

Pierwsze prace nad akumulatorami sodowo-jonowymi zaczęły się w latach 80. XX wieku, mniej więcej w tym samym czasie, co badania nad technologią litowo-jonową. Wczesne prototypy miały jednak istotne wady; gromadziły mniej energii niż akumulatory litowo-jonowe i nie były tak trwałe, szybko tracąc zdolność do ponownego ładowania. Dlatego przez dziesięciolecia badania koncentrowały się na technologii litowo-jonowej. Jednak w ciągu ostatnich pięciu lat zainteresowanie akumulatorami sodowo-jonowymi oraz inwestycje w tej dziedzinie znacząco wzrosły. Chińskie firmy wprowadziły już na rynek motocykle i małe samochody zasilane akumulatorami sodowymi oraz uruchomiły zakłady ich produkcji. Masowa produkcja realizowana przez CATL może znacząco przyczynić się do upowszechnienia tej technologii. W akumulatory sodowo-jonowe intensywnie inwestuje również inna chińska firma – BYD z siedzibą w Shenzhen, będąca największym na świecie producentem samochodów elektrycznych pod względem wielkości sprzedaży.

Auke Hoekstra, analityk rynku energii z Politechniki w Eindhoven w Holandii, przyznaje, że jest zdumiony szybkością w jakiej udało się wyeliminować wady baterii sodowo-jonowych. - Szczerze mówiąc, nie spodziewałem się, że potoczy się to tak szybko – a zazwyczaj uchodzę za optymistę – mówi. Hoekstra znany jest ze swoich śmiałych, optymistycznych prognoz dotyczących energetyki odnawialnej, które często okazywały się trafne. Teraz z podobnym optymizmem podchodzi do technologii sodowo-jonowej. Choć inni analitycy i badacze mają wątpliwości czy technologia ta zdoła skutecznie konkurować z rozwiązaniami litowo-jonowymi, on postrzega ją jako innowację, która pozwoli na dalszy spadek cen akumulatorów, a tym samym przyspieszy elektryfikację światowej gospodarki. Twierdzi, że dla przyszłości energetyki byłby to prawdziwy przełom. 

Bateria sodowa znacznie tańsza w produkcji niż litowa

Przekonanie, że technologia sodowo-jonowa przyczyni się do obniżenia cen akumulatorów, opiera się głównie na fakcie, iż wykorzystywane w niej surowce są tańsze i bardziej dostępne niż te stosowane w akumulatorach litowo-jonowych. Od 2010 roku ceny ogniw akumulatorowych spadły już o ponad 90%. Większość tej obniżki wynika z usprawnień w wydajności procesów przemysłowych oraz wzrostu skali produkcji. Oznacza to, że surowce wchodzące w skład ogniw stanowią obecnie większy udział w całkowitym koszcie niż wcześniej. W przypadku akumulatorów litowo-jonowych surowce te obejmują nie tylko lit – zazwyczaj magazynowany w postaci jonów w elektrodzie grafitowo-miedzianej (anodzie) – ale także składniki drugiej elektrody, czyli katody, które przyciągają jony litu podczas rozładowywania się akumulatora. Aby zwiększyć pojemność energetyczną, inżynierowie i specjaliści w dziedzinie inżynierii materiałowej opracowali ogniwa wykorzystujące metale ciężkie – nikiel, mangan i kobalt – do tworzenia mikroskopijnych kryształów o strukturze warstwowych tlenków, które wiążą lit w katodzie. Dzięki możliwości bardzo gęstego i silnego upakowania jonów litu w tych kryształach, komercyjne ogniwa NMC osiągnęły rekordowe pojemności przekraczające 300 watogodzin energii na kilogram (Wh/kg), co pozwala niektórym wysokiej klasy samochodom elektrycznym na pokonanie ponad 800 kilometrów bez konieczności ładowania.

Jednak niektóre składniki tych katod są kosztowne i trudno dostępne, co sprawia, że trend spadkowy cen ogniw NMC zaczyna wyhamowywać. Mimo to w ciągu ostatnich mniej więcej pięciu lat wielu producentów samochodów – zwłaszcza w Chinach – zaczęło stosować alternatywne katody łączące lit z tanim żelazem i fosforanem (znane jako LFP). Choć ogniwa LFP mogą zgromadzić jedynie około dwóch trzecich energii w porównaniu z zaawansowanymi ogniwami NMC, wciąż zapewniają pojazdom elektrycznym przyzwoity zasięg – szczególnie w przypadku samochodów osobowych, dostawczych i motocykli użytkowanych głównie w miastach. Zdominowały one również światowy rynek wielkoskalowych, stacjonarnych magazynów energii, służących do przechowywania nadwyżek energii z odnawialnych źródeł na potrzeby sieci elektroenergetycznych. W tym zastosowaniu mniejsza gęstość energii w przeliczeniu na jednostkę masy nie ma aż tak dużego znaczenia. Technologia LFP przyczyniła się do utrzymania gwałtownego spadku cen akumulatorów litowo-jonowych; w efekcie w najtańszych akumulatorach koszt surowców wynika obecnie głównie z ceny litu – zauważa Hoekstra.

 
W dostępności sód bije lit na głowę 

W czasie pandemii, gdy rosnący popyt na samochody elektryczne zderzył się z zakłóceniami w łańcuchach dostaw, rynki litu zaczęły doświadczać gwałtownych wahań koniunktury. Świat nagle uświadomił sobie, jak niewielka jest elastyczność dostaw tego cennego surowca, wydobywanego głównie w Chile, Boliwii, Australii i kilku innych krajach. Choć zasoby litu wystarczą do elektryfikacji światowej gospodarki, to właśnie zmienność cen tego metalu – oraz niepewność co do tempa zwiększania wydobycia w odpowiedzi na gwałtownie rosnące zapotrzebowanie – stanowią główne powody, dla których chińskie firmy inwestują w technologię sodową. Chcą mieć pewność, że dysponują stabilnym łańcuchem dostaw. Sód do produkcji akumulatorów można łatwo pozyskać z węglanu sodu (znanego jako soda kalcynowana) – powszechnie dostępnego związku chemicznego, którego wydobycie jest prostsze niż w przypadku większości form litu. Sód to zasób praktycznie niewyczerpany, bo występuje on w skorupie ziemskiej ponad 1000 razy częściej niż lit, a w oceanach – nawet 60 000 razy częściej. W czerwcu 2026 roku cena węglanu sodu klasy przemysłowej wynosiła zaledwie 200–280 dolarów za tonę, podczas gdy cena węglanu litu klasy akumulatorowej kształtowała się na poziomie 20 000–25 000 dolarów za tonę. W akumulatorach sodowo-jonowych, w katodach typu tlenkowego o strukturze warstwowej stosuje się również inne surowce. Podobnie jak ich odpowiedniki typu LFP, akumulatory sodowo-jonowe zazwyczaj nie zawierają dużych ilości toksycznych metali ciężkich, obecnych w ogniwach typu NMC. W swoich pierwszych akumulatorach produkowanych masowo firma CATL zastosowała tlenek warstwowy zwany bielą pruską. Surowiec ten to połączenie sodu, azotu, żelaza i węgla jest chemicznie zbliżony do pigmentu znanego jako błękit pruski.

 
Sód jest bezpieczniejszy jednak trzyma energię krócej niż lit

W przypadku anod akumulatory sodowo-jonowe skutecznie współpracują z tanim aluminium, zastępującym miedź. Ponadto łatwe w produkcji materiały węglowe lepiej magazynują jony sodu niż grafit. Chiny dominują na światowym rynku grafitu i są krytykowane za zanieczyszczenia oraz szkody środowiskowe związane z jego wydobyciem. Według CATL akumulatory sodowe są również mniej łatwopalne niż te oparte na licie (zwłaszcza typu NMC), co powinno czynić je bezpieczniejszymi. Zachowują one także sprawność w znacznie niższych temperaturach – nawet do −40°C. Samochody wyposażone w ogniwa sodowo-jonowe nie dorównują jednak jeszcze pod względem pojemności energetycznej i zasięgu pojazdom z akumulatorami litowo-jonowymi typu NMC. Firma CATL deklaruje, że jej produkt sodowo-jonowy przeznaczony na rynek masowy osiąga gęstość energii na poziomie 175 Wh/kg, a dzięki planowanym innowacjom wartość ta wzrośnie do 200 Wh/kg. Wynik ten zrównałby ogniwa sodowo-jonowe z akumulatorami LFP, lecz nadal stanowiłby zaledwie dwie trzecie gęstości energii zaawansowanych ogniw litowo-jonowych.

Zatem obecnie konkurencja toczy się głównie z technologią LFP. Według prognoz CATL koszty akumulatorów sodowo-jonowych zrównają się z kosztami akumulatorów LFP do końca 2026 roku. Niektórzy analitycy uważają jednak, że proces ten potrwa znacznie dłużej. Większość firm doradczych wskazuje, że akumulatory sodowo-jonowe są na razie droższe od najtańszych akumulatorów litowo-jonowych, a wśród ekspertów brak jest zgody co do tempa zwiększania skali produkcji ogniw sodowo-jonowych czy szybkości spadku ich kosztów. Firma doradcza Wood Mackenzie z siedzibą w Edynburgu przewiduje, że parytet cenowy z technologią LFP zostanie osiągnięty dopiero w 2035 roku. - Ponieważ jest to nowa technologia, która nie została jeszcze szeroko wdrożona, szacunki obarczone są bardzo dużym marginesem błędu – mówi Evelina Stoikou, kierująca zespołem analityków ds. technologii akumulatorowych w firmie doradczej BloombergNEF.

Sód może obniżyć ceny magazynów energii 
 

Trudno porównywać koszty akumulatorów litowych i sodowych, gdyż branża technologii sodowo-jonowej dopiero zaczyna zwiększać skalę produkcji. Takie porównania wymagają również od analityków przyjęcia założeń dotyczących cen litu oraz kosztów wytwarzania akumulatorów LFP, które będą nadal spadać. Kluczowe jest jednak to, że dzięki tańszym surowcom ogniwa sodowo-jonowe będą tańsze w produkcji masowej niż akumulatory LFP. Na razie trudno przewidzieć, czy samochody zasilane akumulatorami sodowo-jonowymi odniosą sukces na rynkach zachodnich. Obecnie większość aut elektrycznych w Stanach Zjednoczonych i Unii Europejskiej wykorzystuje warianty ogniw litowo-jonowych o dużym zasięgu i wysokiej pojemności, podczas gdy tańsze ogniwa typu LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe) o mniejszej pojemności zdobywają rynek głównie w Chinach i gospodarkach wschodzących. Pojazdy zasilane ogniwami sodowo-jonowymi mogą – przynajmniej początkowo – podążać tą samą drogą. Kolejny problem to fakt, że choć akumulatory sodowo-jonowe można poddawać recyklingowi podobnie jak litowo-jonowe, są one tak tanie, iż ich ponowne przetwarzanie byłoby przedsięwzięciem deficytowym bez rządowych dotacji. Zdaniem specjalistów, w tym Hoekstry, technologia sodowo-jonowa powinna mieć większy wpływ na obniżenie kosztów wielkoskalowych stacjonarnych magazynów energii. W tym przypadku – co pokazał sukces ogniw LFP – kluczowe znaczenie nie ma upakowanie dużej ilości energii na małej przestrzeni. Hoekstra uważa akumulatory sodowo-jonowe za rozwiązanie idealne do magazynowania energii w sieciach zasilanych głównie przez źródła słoneczne i wiatrowe.