חברת ההזנק הקליפורנית Unigrid רשמה אבן דרך משמעותית בפיתוח תחליפים לסוללות הליתיום-יון המסורתיות, לאחר שסוללות הנתרן-יון שפיתחה עברו בהצלחה את סדרת בדיקות הבטיחות של ענקית הרכב הדרום-קוריאנית Hyundai. המבחנים, שנערכו במסגרת תוכנית ההערכה הטכנית של יונדאי, הראו כי התאים המבוססים על כימיית נתרן-כרום-אוקסיד (NCO) אינם עולים באש, אינם סובלים מהתפשטות חום בין תאים, וממשיכים לתפקד ביציבות גם בטמפרטורות קיצוניות של עד 20°- צלזיוס.
ההישג של Unigrid מגיע בעיתוי קריטי עבור תעשיית האנרגיה והתחבורה החשמלית, המחפשת פתרונות בטוחים וזולים יותר למפגע השריפות והתחממות היתר המאפיין סוללות ליתיום-יון.
בדיקות הבטיחות הקפדניות של יונדאי
סיכון השריפה בסוללות ליתיום-יון נובע מתופעה המכונה "בריחה תרמית" (thermal runaway), שבה עליית טמפרטורה בתא אחד מחממת את התאים הסמוכים ומביאה לשריפה שקשה לכבותה. הניסויים שביצעה Hyundai בסוללות ה-NCO של Unigrid התמקדו בדיוק בנקודת התורפה הזו.
תוצאות הבדיקה הראו כי הסוללות לא רק מנעו לחלוטין התלקחות או התפשטות תרמית בין תאים - גורם מכריע עבור מתקני אגירת אנרגיה ומפעלי ייצור - אלא גם שרדו מחזורי טעינה ופריקה רציפים עם ירידה מזערית בלבד בקיבולת. בנוסף, הסוללות הוכיחו עמידות בטווח טמפרטורות רחב במיוחד, שבין 20°- ל-60° צלזיוס.
נתרן מול ליתיום: יתרונות ואתגרים
סוללות נתרן-יון פועלות באופן דומה לסוללות ליתיום-יון, כאשר יוני הנתרן נעים בין האלקטרודה החיובית (קתודה) לאלקטרודה השלילית (אנודה). אף ששתי הטכנולוגיות פותחו במקור במקביל, הליתיום נחל הצלחה מסחרית בזכות צפיפות אנרגטית גבוהה יותר. עם זאת, המגבלות הסביבתיות והבטיחותיות מחזירות כעת את הנתרן למרכז הבמה.
להלן ההבדלים המרכזיים בין הטכנולוגיות:
- זמינות ועלות חומרי גלם: הנתרן זמין ונפוץ בהרבה בטבע בהשוואה לליתיום, מה שמפחית את עלויות חומרי הגלם ואת התלות בשרשראות אספקה מורכבות.
- בטיחות תרמית: עמידות גבוהה בפני התחממות יתר ומניעת התלקחות שרשרת, מה שמפחית סיכונים במתקנים תעשייתיים.
- טווח פעילות: תפקוד רציף בתנאי קור וחום קיצוניים (20°- עד 60° צלזיוס).
- צפיפות אנרגיה: נמוכה מזו של ליתיום-יון, נתון המציב את הנתרן-יון כפתרון מתאים יותר לאחסון אנרגיה נייח ופחות למכשירים ניידים קטנים כמו טלפונים חכמים.
למרות המחיר הנמוך של חומר הגלם, העלות הכוללת של ייצור סוללות נתרן-יון עדיין גבוהה יותר מזו של סוללות ליתיום, עקב היעדר תהליכי ייצור בהיקף נרחב.
המרוץ המסחרי לתחליפי הליתיום
התקדמות נוספת בתחום נרשמת בקרב יצרניות סוללות נוספות. חברת CATL הסינית, יצרנית הסוללות הגדולה בעולם, הודיעה כי בכוונתה להתחיל בייצור המוני של סוללות נתרן-יון עוד לפני תום שנת 2026. CATL כבר חתמה על הסכמי אספקה עם יצרנית רכב ועם ספקית מתקני אגירת אנרגיה לרשתות חשמל, תוך שימוש בכימיה שונה המכונה "לבן פרוסי" (Prussian white), הנחשבת לזולה וקלה יותר לייצור נרחב.
בסקירה מדעית שפורסמה בכתב העת Journal of Materials Chemistry A הדגישו חוקרים את הפוטנציאל הגלום בטכנולוגיה:
"סוללות נתרן-יון מסתמנות כחלופה מבטיחה למערכות ליתיום-יון, במיוחד עבור אוגרי אנרגיה נייחים ויישומים תחבורתיים הרגישים לעלויות. המשך המחקר בחומרים, תקנון שיטות הבדיקה והערכה בתנאי אמת חיוניים להאצת המסחור."
ההערכות הן כי בטווח הקצר סוללות הנתרן-יון לא יחליפו לחלוטין את הליתיום, אלא יפעלו לצדו - כאשר הליתיום ימשיך לשמש מוצרים הדורשים צפיפות אנרגיה גבוהה בנפח קטן, והנתרן יתפוס נתח מרכזי בתשתיות אנרגיה ובכלי רכב מוזלים.
למה זה חשוב לך
המעבר של סוללות הנתרן-יון את מבחני הבטיחות של יונדאי מסמן צעד משמעותי לקראת הוזלה וייצוב של שוק האנרגיה הירוקה והרכב החשמלי. עבור חברות הייטק וסטארטאפים ישראליים הפועלים בתחומי האגירה, ניהול האנרגיה והתחבורה החכמה, מדובר בהזדמנות להתאים פיתוחים לרשתות חשמל בטוחות וזולות יותר. עבור הצרכן, הטכנולוגיה עשויה להביא בשורת מחיר לרכבים חשמליים מוזלים ולהפחית את סיכוני השריפה במתקני אגירה ביתיים ושכונתיים.
התוכן בכתבה זו נועד לספק סקירה כללית בלבד ואינו מהווה תחליף לייעוץ מקצועי פרטני. המערכת אינה אחראית לכל נזק או הפסד שייגרם כתוצאה מהסתמכות על המידע המוצג.