Lityum iyon pil fiyatları yeniden düşerken, sodyum iyon (Na-iyon) enerji depolamaya olan ilgi azalmadı. Hücre üretim kapasitesinde küresel bir artış yaşanırken, bu gelecek vaat eden teknolojinin arz ve talep konusunda teraziyi değiştirip değiştiremeyeceği belirsizliğini koruyor. Marija Maisch bildiriyor.
Otomotivden enerji depolamaya kadar endüstrilerin teknolojiye büyük yatırım yapması nedeniyle, sodyum iyon piller kritik bir ticarileşme döneminden geçiyor. Yerleşik pil üreticileri ve yeni gelenler, lityum iyona uygun bir alternatifle laboratuvardan fabrikaya geçmek için yarışıyorlar. Elektrikli mobilite ve sabit depolamaya yönelik ikinci standartla birlikte, yeni teknolojinin kanıtlanmış avantajlar sunması gerekmektedir. Sodyum iyonu, üstün güvenliği, hammadde maliyetleri ve çevresel özellikleriyle iyi bir konumda görünüyor.
Sodyum iyon cihazları kritik malzemelere ihtiyaç duymaz, lityum yerine bol miktarda sodyum kullanır ve kobalt veya nikel içermez. 2022'de malzeme kıtlığı tahminlerinin ortasında lityum iyon fiyatları yükselirken, sodyum iyonu rakip olarak öne çıktı ve lityum iyon fiyatları yeniden düşmeye başlasa bile ilgi güçlü olmaya devam ediyor.
Benchmark Mineral Intelligence kıdemli analisti Evan Hartley, "Şu anda 335.4'a kadar 2030 GWh'lik sodyum iyon hücresi üretim kapasitesini takip ediyoruz, bu da teknolojiye hâlâ önemli ölçüde bağlılığın olduğunu vurguluyor" dedi.
Londra merkezli danışman, Mayıs 2023'te 150'a kadar 2030 GWh'yi takip etmişti.
Daha ucuz
Belirli ölçekte üretilen sodyum iyon hücreleri, öncelikle bol sodyum ve düşük ekstraksiyon ve saflaştırma maliyetleri sayesinde, baskın sabit depolama pil teknolojisi olan lityum ferro/demir-fosfattan (LFP) %20 ila %30 daha ucuz olabilir. Sodyum iyon piller, anot akım toplayıcı olarak lityum iyonda kullanılan bakır yerine alüminyum kullanabilir ve böylece maliyetleri ve tedarik zinciri risklerini daha da azaltır. Ancak bu tasarruflar hala potansiyeldir.
United'ın kıdemli teknoloji analisti Shazan Siddiqi, "Sodyum iyon pillerin mevcut kurşun asit ve lityum demir fosfat pillere meydan okumasından önce, endüstri oyuncularının teknik performansı iyileştirerek, tedarik zincirleri kurarak ve ölçek ekonomisi elde ederek teknolojinin maliyetini düşürmeleri gerekecek" dedi. Krallık merkezli pazar araştırma şirketi IDTechEx. “Na-iyon'un maliyet avantajı ancak üretim ölçeği, lityum iyon pil hücreleriyle karşılaştırılabilecek bir üretim ölçeğine ulaştığında elde edilebilir. Ayrıca lityum karbonatın fiyatlarında daha fazla düşüş yaşanması, sodyumun sunduğu fiyat avantajını da azaltabilir.”
Sodyum iyonunun, yüksek performansa öncelik veren uygulamalarda lityum iyonun yerini alması pek olası değildir ve bunun yerine sabit depolama ve mikro elektrikli araçlarda kullanılacaktır. S&P Global analistleri, lityum iyonun 80 yılına kadar pil pazarının %2030'ini tedarik etmesini ve bu cihazların %90'ının LFP'ye dayalı olmasını bekliyor. Sodyum iyonu pazarın %10’unu oluşturabilir.
Doğru seçimler
Araştırmacılar, 20. yüzyılın ortalarından bu yana sodyum iyonunu ele alıyor ve son gelişmeler arasında depolama kapasitesi ve cihazın yaşam döngüsündeki iyileştirmelerin yanı sıra yeni anot ve katot malzemeleri de yer alıyor. Sodyum iyonları lityum iyonlarından daha hacimlidir, bu nedenle sodyum iyon hücreleri daha düşük voltajın yanı sıra daha düşük gravimetrik ve hacimsel enerji yoğunluğuna sahiptir.
Sodyum iyonu gravimetrik enerji yoğunluğu şu anda 130 Wh/kg ila 160 Wh/kg civarındadır, ancak gelecekte LFP cihazları için teorik sınırın üzerinde 200 Wh/kg'a ulaşması beklenmektedir. Ancak güç yoğunluğu açısından, sodyum iyon piller 1 kW/kg'a sahip olabilir; bu, nikel-manganez-kobalt'ın (NMC) 340 W/kg ila 420 W/kg'ından ve LFP'nin 175 W/kg ila 425 W/kg'dan daha yüksek olabilir.
100 ila 1,000 döngülük bir sodyum iyon cihazının ömrü LFP'den daha düşük olsa da Hintli geliştirici KPIT, lityum iyon cihazlarıyla karşılaştırılabilecek şekilde hücre kimyasına bağlı olarak 80 döngü boyunca %6,000 kapasite tutma özelliğine sahip bir kullanım ömrü bildirdi.
IDTechEx'ten Siddiqi, "Sodyum iyon pillerde hâlâ kazanan tek bir kimya yok" dedi. "Laboratuvar aşamasının ötesinde ölçeklenebilirliğe olanak tanıyan mükemmel anot/katot aktif malzemesini bulmak için çok sayıda Ar-Ge çalışması yürütülüyor."
Amerika Birleşik Devletleri merkezli güvenlik bilimi kuruluşu Underwriter Laboratories'e atıfta bulunan Siddiqi, "Bu nedenle sodyum iyon hücreleri için UL standardizasyonunun henüz bir süre uzakta olduğunu ve bu durumun OEM'leri (orijinal ekipman üreticileri) böyle bir teknolojiye bağlılık konusunda tereddütlü hale getirdiğini" ekledi.
Prusya beyazı, polianyon ve katmanlı oksit, lityum iyon muadillerinden daha ucuz malzemeler içeren katot adaylarıdır. Northvolt ve CATL tarafından kullanılan ilki, yaygın olarak bulunur ve ucuzdur ancak hacimsel enerji yoğunluğu nispeten düşüktür. Birleşik Krallık merkezli Faradion şirketi, daha yüksek enerji yoğunluğu vaat eden ancak zamanla kapasite kaybı yaşayan katmanlı oksit kullanıyor. Fransa'nın Tiamat'ı daha kararlı olan ancak zehirli vanadyum içeren polianyon kullanıyor.
Benchmark'tan Hartly, "Sodyum iyon pil kapasitesi planlayan hücre üreticilerinin çoğunluğu katmanlı oksit katot teknolojisini kullanacak" dedi. "Aslında, [hücre] boru hattının %71'i katmanlı oksittir. Benzer şekilde, sodyum iyon katot boru hattının %90.8'i katmanlı oksittir."
Katotlar lityum iyon için temel maliyet etkeniyken, anot sodyum iyon pillerdeki en pahalı bileşendir. Sert karbon, sodyum iyon anotları için standart tercihtir ancak üretim kapasitesi, sodyum iyon hücrelerinin gerisinde kalıyor ve bu da fiyatları artırıyor. Sert karbon malzemeler son zamanlarda hayvan atığı, kanalizasyon çamuru, glikoz, selüloz, odun, kömür ve petrol türevleri gibi çeşitli öncüllerden elde edilmektedir. Yaygın bir lityum iyon anot malzemesi olan sentetik grafit, neredeyse yalnızca son iki öncüye dayanır. Gelişen tedarik zinciri nedeniyle sert karbon, grafitten daha maliyetlidir ve sodyum iyon hücresi üretimindeki en önemli engellerden birini temsil etmektedir.
Yüksek maliyetleri kısmen azaltan sodyum iyon piller, özellikle sıfırın altındaki koşullarda daha iyi sıcaklık toleransı sergiler. Sıfır volta kadar deşarj edilebildikleri için lityum iyondan daha güvenlidirler ve nakliye ve imha sırasındaki riski azaltırlar. Lityum iyon piller genellikle %30 civarında şarjda saklanır. Sodyum iyonu, elektrolitlerinin daha yüksek bir parlama noktasına (bir kimyasalın buharlaşarak havayla tutuşabilir bir karışım oluşturabileceği minimum sıcaklık) sahip olması nedeniyle daha az yangın riskine sahiptir. Her iki kimya da benzer yapıya ve çalışma prensiplerine sahip olduğundan, sodyum iyonu sıklıkla lityum iyon üretim hatlarına ve ekipmanlarına bırakılabilir.
Aslında dünyanın önde gelen pil üreticisi CATL, sodyum iyonunu lityum iyon altyapısına ve ürünlerine entegre ediyor. 2021'de piyasaya sürülen ilk sodyum iyon pili, 160 Wh/kg enerji yoğunluğuna sahipti ve gelecekte 200 Wh/kg olacağı vaat ediliyordu. CATL, 2023 yılında Çinli otomobil üreticisi Chery'nin sodyum iyon pillerini kullanan ilk şirket olacağını söyledi. CATL söyledi pv dergisi 2023'ün sonlarında sodyum iyon piller için bir temel endüstri zinciri geliştirip seri üretime geçti. CATL, üretim ölçeği ve sevkiyatların müşteri projesi uygulamasına bağlı olacağını belirterek, sodyum iyonunun büyük ölçekli ticari kullanıma sunulması için daha fazla şey yapılması gerektiğini ekledi. Pil üreticisi, "Sodyum iyon pillerin geliştirilmesini desteklemek için tüm sektörün birlikte çalışacağını umuyoruz" dedi.
Sodyum şarjı
Ocak 2024'te Çin'in en büyük otomobil üreticisi ve ikinci büyük pil tedarikçisi BYD, 10 milyar CNY (1.4 milyar dolar) değerinde, yılda 30 GWh kapasiteli bir sodyum iyon pil fabrikasının inşaatına başladığını söyledi. Çıkış “mikromobilite” cihazlarına güç sağlayacak. Çin Bilimler Akademisi'nden ayrılan HiNa, Aralık 2022'de gigawatt-saat ölçekli bir sodyum iyon pil üretim hattını devreye almış ve bir Na-iyon pil ürün yelpazesi ile elektrikli otomobil prototipini duyurmuştu.
Avrupalı pil üreticisi Northvolt, Kasım 160'te 2023 Wh/kg onaylı sodyum iyon pil hücrelerini piyasaya sürdü. İsveç'teki Uppsala Üniversitesi'nden Altris ile geliştirilen bu teknoloji, şirketin yeni nesil enerji depolama cihazında kullanılacak. Northvolt'un mevcut teklifi NMC kimyasına dayanmaktadır. Lansmanda, Northvolt'un enerji depolama sistemleri iş geliştirmeden sorumlu kıdemli direktörü Wilhelm Löwenhielm, şirketin LFP ile rekabet edebilecek bir batarya istediğini söyledi. "Zamanla teknolojinin maliyet rekabeti açısından LFP'yi önemli ölçüde aşması bekleniyor" dedi.
Northvolt, pazara hızlı giriş ve büyüme için "tak ve çalıştır" pil istiyor. Löwenhielm, "Bu özel teknolojiyi pazara sunmaya yönelik temel faaliyetler, Northvolt'un şu anda ortaklarıyla birlikte yaptığı, pil sınıfı malzemeler için tedarik zincirini ölçeklendirmek" dedi.
Daha küçük oyuncular da sodyum iyon teknolojisini ticarileştirmek için üzerlerine düşeni yapıyorlar. Hintli şirketler grubu Reliance Industries tarafından 2021 yılında satın alınan Faradion, artık yeni nesil hücre tasarımını üretime aktardığını söylüyor. Faradion İcra Kurulu Başkanı (CEO) James Quinn, "Önceki hücre tasarımımıza kıyasla %20 daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip ve döngü ömrünü üçte bir oranında artıran yeni bir hücre teknolojisi ve ayak izi geliştirdik" dedi.
Şirketin ilk nesil hücreleri 160 Wh/kg enerji yoğunluğu gösterdi. Quinn, 2022'de Reliance'ın planının Hindistan'da çift haneli gigawatt'lık bir sodyum iyon fabrikası inşa etmek olduğunu söyledi. Şimdilik bu planların hala geçerli olduğu görülüyor. Ağustos 2023'te Reliance Yönetim Kurulu Başkanı Mukesh Ambani, şirketin yıllık hissedar toplantısında işin "sodyum iyon pil teknolojimizin hızlı bir şekilde ticarileştirilmesine odaklandığını" söyledi. 2025 ve sonrasında hızla giga ölçeğe ulaşacağız” dedi.
üretim
Startup Tiamat, Fransa'nın Hauts-de-France bölgesinde 5 GWh'lik bir üretim tesisinin inşasına başlama planlarında ilerleme kaydetti. Ocak 2024'te özsermaye ve borç finansmanı olarak 30 milyon Euro (32.4 milyon $) topladı ve endüstriyel projesinin finansmanını önümüzdeki aylarda tamamlayarak toplam finansmanı yaklaşık 150 milyon Euro'ya çıkarmayı beklediğini söyledi. Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi'nin yan ürünü olan şirket, "alınan ilk siparişleri yerine getirmek için" ilk olarak fabrikasında elektrikli aletler ve sabit depolama uygulamaları için sodyum iyon hücreleri üretecek. Daha sonra akülü elektrikli araç uygulamalarına yönelik ikinci nesil ürünlerin üretiminin arttırılması hedeflenecek.
Amerika Birleşik Devletleri'nde endüstri oyuncuları da ticarileştirme çabalarını artırıyor. Ocak 2024'te Acculon Energy, mobilite ve sabit enerji depolama uygulamalarına yönelik sodyum iyon pil modülleri ve paketlerinin seri üretimini duyurdu ve üretimini 2 ortasına kadar 2024 GWh'ye ölçeklendirme planlarını açıkladı. Bu arada, Stanford Üniversitesi'nin bir yan ürünü olan Natron Energy, 2023 yılında sodyum iyon pillerinin seri üretimine başlamayı planlıyordu. Amacı, pil üreticisi Clarios International'ın Michigan'daki mevcut lityum iyon Meadowbrook tesisinde 600 MW sodyum iyon hücresi yapmaktı. Ancak ilerlemeye ilişkin güncellemeler sınırlı kaldı.
Harçlar
Ekim 2023'te Peak Energy, 10 milyon dolarlık finansmanla ve eski Northvolt, Enovix, Tesla ve SunPower yöneticilerinden oluşan bir yönetim ekibiyle ortaya çıktı. Şirket, başlangıçta pil hücrelerini ithal edeceğini ve bunun 2028 başlarına kadar değişmesinin beklenmediğini söyledi. Peak Energy CEO'su Landon Mossburg, lansmanda "Küçük ölçekli bir gigawatt fabrika için yaklaşık bir milyar dolara ihtiyacınız var - 10 GW'tan azını düşünün" dedi. . "Dolayısıyla pazara girmenin en hızlı yolu, üçüncü bir taraftan temin edilebilecek hücrelerle bir sistem oluşturmaktır ve Çin, yeterli sayıda hücre sevk etme kapasitesini geliştiren tek yer." Sonunda şirket, ABD Enflasyonu Azaltma Yasası kapsamında yerli içerik kredilerine hak kazanmayı umuyor.
Hindistan'daki KPIT gibi bazı tedarikçiler herhangi bir üretim planı olmadan bu alana girdiler. Otomotiv yazılımı ve mühendislik çözümleri işletmesi, Aralık 2023'te sodyum iyon pil teknolojisini tanıttı ve üretim ortakları arayışına girdi. KPIT başkanı Ravi Pandit, şirketin enerji yoğunluğu 100 Wh/kg ile 170 Wh/kg arasında değişen ve potansiyel olarak 220 Wh/kg'a ulaşan çok sayıda varyant geliştirdiğini söyledi.
"Sodyum iyon piller üzerinde çalışmaya başladığımızda başlangıçta enerji yoğunluğuna ilişkin beklenti oldukça düşüktü" dedi. “Ancak son sekiz yılda bizim ve diğer şirketlerin yürüttüğü gelişmeler nedeniyle enerji yoğunluğu artıyor.” Diğerleri ise tedarik ortaklıkları arayışında. Geçen yıl, dünyanın önde gelen pil enerji depolama sistemi entegratörlerinden biri olan Fin teknoloji grubu Wärtsilä, bu alanda potansiyel ortaklıklar veya satın almalar aradığını söyledi. O zamanlar teknolojiyi araştırma tesislerinde test etmeye doğru ilerliyordu. Şubat ayında Wärtsilä Enerji Depolama ve Optimizasyon stratejik çözüm geliştirme direktörü Amy Liu, "Ekibimiz, sodyum iyon pillerini gelecekteki sabit enerji depolama çözümlerimize dahil etmek gibi enerji depolama teknolojilerini çeşitlendirme açısından yeni fırsatları takip etmeye kararlıdır" dedi. 2024.
Kıyıya yakın fırsat
Pek çok seri üretim duyurusunun ardından, sodyum iyon piller artık ya yap ya da yıkılma noktasına geldi ve yatırımcıların ilgisi teknolojinin kaderini belirleyecek. IDTechEx'in Kasım 2023'te gerçekleştirdiği pazar analizi, 40 yılına kadar en az 2030 GWh büyümenin beklendiğini ve 100 yılına kadar pazarın başarısına bağlı olarak ilave 2025 GWh üretim kapasitesinin beklendiğini öne sürüyor.
Siddiqi, "Bu tahminler, önümüzdeki birkaç yıl içinde ticari taahhütlere bağlı olan [sodyum iyon pili] endüstrisinde yaklaşan bir patlamayı varsayıyor" dedi.
Sodyum iyonu, gerekli hammaddelerin dünya çapında kolayca bulunabilmesi sayesinde, kıyıya yakın temiz enerji tedarik zincirlerine bir başka fırsat daha sunabilir. Ancak trenin istasyondan çoktan ayrılmış olduğu anlaşılıyor.
Benchmark'tan Hartley, "Lityum iyon pil pazarının ilk aşamalarında olduğu gibi, küresel endüstri için ana darboğaz Çin'in hakimiyeti olacak" dedi. "2023 itibariyle, sodyum iyon hücre kapasitesinin %99.4'ü Çin merkezliydi ve bu rakamın 90.6 yılına kadar yalnızca %2030'ya düşeceği tahmin ediliyor. Avrupa ve Kuzey Amerika'daki politika, lityum iyon pil tedarik zincirlerini Çin'den uzaklaştırmaya çalışırken, Yerel üretime olan güvenin artmasıyla birlikte, yerel tedarik zincirleri oluşturmak için sodyum iyon pazarında da bir değişime ihtiyaç duyulacak.”
Bu makalede ifade edilen görüş ve görüşler yazara aittir ve yazarın sahip olduğu görüşleri yansıtmayabilir. pv dergisi.
Bu içerik telif hakkıyla korunmaktadır ve tekrar kullanılamaz. Bizimle işbirliği yapmak ve içeriğimizin bir kısmını yeniden kullanmak istiyorsanız lütfen editors@pv-magazine.com adresiyle iletişime geçin.
Kaynaktan pv dergisi
Sorumluluk reddi beyanı: Yukarıda belirtilen bilgiler Alibaba.com'dan bağımsız olarak pv-magazine.com tarafından sağlanmaktadır. Alibaba.com, satıcının ve ürünlerin kalitesi ve güvenilirliği konusunda hiçbir beyan ve garanti vermez.
