SG.hu
Az elektromos robogók hajtják a nátrium-ion akkumulátorok fejlesztését
Kína a világ többi részét megelőzve törekszik a nátrium-ion akkumulátorok tömeges piacra dobására.
Tucatnyi csillogó elektromos moped sorakozik egy bevásárlóközpont előtt a kelet-kínai Hangzhou városában, arra csábítva a járókelőket, hogy kipróbálják őket. De ezek a 400-600 dollár közötti árú Vespa-szerű robogók nem hagyományos ólomsavas vagy lítium-ion akkumulátorokkal működnek, amelyeket általában az elektromos kétkerekű járművekben használnak. Akkumulátoruk nátriumból készül, amely egy bőségesen előforduló elem, amelyet tengeri sóból lehet kinyerni.
A robogók mellett néhány gyorstöltő-oszlop áll, amelyek 15 perc alatt 0%-ról 80%-ra töltik fel a járművek akkumulátorát - állítja a Yadea, egy nagy kínai kétkerekű járműgyártó, amely 2025 januárjában promóciós rendezvényt tartott újonnan piacra dobott mopedjei és töltőrendszere számára. Van egy akkumulátorcsere-állomás is, ahol a ingázók QR-kód beolvasásával leadhatják lemerült akkumulátoraikat, és cserébe újakat kaphatnak. A Yadea egyike azoknak a kínai vállalatoknak, amelyek versenyelőnyt próbálnak kiépíteni az alternatív akkumulátor-technológiák terén, ami jól mutatja, milyen gyorsan fejlődik az ország tiszta technológiai ipara.
Míg a világ többi része igyekszik felzárkózni Kínához az olcsó, biztonságos és hatékony lítium-ion akkumulátorok gyártásának versenyében, a kínai vállalatok már előnyt szereztek a nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártásában, amely alternatíva segíthet az iparágnak csökkenteni függőségét a legfontosabb nyersanyagoktól. A kínai autógyártók voltak az elsők a világon, akik nátriummal működő autókat hoztak forgalomba. De ezeknek a modelleknek – amelyek mind kicsik és rövid hatótávolságúak – hatása eddig csekély volt.
2025 áprilisában a világ legnagyobb akkumulátorgyártója, a kínai CATL bejelentette, hogy idén egy új márkanév, a Naxtra alatt megkezdi a nehéz tehergépjárművekbe és személyautókba szánt nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártását. A kínai hálózatüzemeltetők is megkezdték nátrium-ion akkumulátorokat használó energiatároló állomások építését, hogy segítsék a hálózatot a megújuló energiaforrások befogadásában. Ez a terület a feltörekvő technológia fő területe. "A kínai vállalatok többirányú stratégiája a nátrium-ion akkumulátorok terén vezető pozícióba hozza őket a globális versenyben – ha lesz ilyen" - mondja Cory Combs, aki kritikus ásványi anyagokkal és ellátási láncokkal foglalkozik a pekingi Trivium China tanácsadó cégnél. Szerinte még kérdéses, hogy a nátrium-ion akkumulátorok valóban elterjednek-e.
De a kétkerekű járművek gyártói nagyon hisznek a nátrium-ion akkumulátorokban. A Yadea eddig három nátriummal működő modellt hozott piacra, és továbbiak bevezetését tervezi. Emellett létrehozta a Hangzhou Huayu New Energy Research Institute-ot, amely az új akkumulátorok kémiai összetételét, különösen a nátrium-iont kutatja. "Gyorsan szeretnénk eljuttatni a technológiát a laboratóriumból a fogyasztókhoz” – mondta Zhou Chao, a vállalat alelnöke.
A kétkerekű járművek rendkívül népszerű közlekedési eszközök számos ázsiai országban, többek között Vietnamban és Indonéziában. Kínában mindenhol jelen vannak: tulajdonosaikat elviszik az üzletekbe, irodákba és a metróállomásokra. Mivel praktikusak és sokoldalúak, a kínaiak kedves becenevet adtak nekik: „kis elektromos szamarak”. "A kétkerekű járművek általában rövidebb távolságokat tesznek meg és alacsonyabb sebességgel közlekednek mint az autók, ezért kevésbé igényesek az energiasűrűség és a teljesítmény tekintetében” – mondja Chen Xi, aki energiatároló anyagokat és eszközöket kutat a kínai Xian-Jiaotong Liverpool Egyetemen. A nátrium-ion akkumulátorok lényegesen kevesebb energiát tárolnak, mint az azonos méretű lítium-ion akkumulátorok, ami azt jelenti, hogy alacsonyabb az energiasűrűségűek. A kétkerekű járművek esetében a nátrium-ion akkumulátorok fő versenytársai az ólom-savas akkumulátorok, amelyek energiasűrűsége és újratöltési ciklusa még alacsonyabb. Az egyetlen előnyük, hogy jelenleg olcsóbbak, mint a nátrium- és lítium-ion akkumulátorok – mondja Xi.
A kétkerekű járművek hatalmas száma Ázsiában ígéretes utat nyit a méretgazdaságosság eléréséhez. Csak Kínában 2023-ban körülbelül 55 millió elektromos kétkerekű járművet adtak el. A sanghaji iResearch tanácsadó cég szerint ez közel hatszorosa az országban abban az évben eladott összes tisztán elektromos, hibrid és üzemanyagcellás elektromos autó számának.
A Yadea célja a tömeggyártás. Zhou elmondta, hogy a cég arra törekszik, hogy a nátrium-akkumulátorokat több tízmillió hétköznapi ingázóhoz juttassa el, nemcsak kétkerekű járművekbe szerelve azokat, hanem egy olyan töltési ökoszisztémát is kiépítve, amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy ezeket a modelleket stressz nélkül használhassák. A Yadea 2024-ben kísérleti programot indított 150 000 ételszállító futárral, akik a 17,8 millió lakosú dél-kínai nagyvárosban, Shenzhenben dolgoznak. A cél az volt, hogy a futárok a Yadea nátrium-ion akkumulátorait 30 másodpercen belül teljesen feltöltött akkumulátorokra cserélhessék partnereik csereállomásain, közölte a Yadea.
A Yadea és más cégek - például az akkumulátorcsere-vállalat Dudu Huandian - olyan gyorsan növekedtek Shenzhenben, hogy a város most azt a célt tűzte ki maga elé, hogy „akkumulátorcsere-várossá” váljon. A Shenzhen Electric Bicycle Industry Association - egy kereskedelmi szervezet, amely a shenzheni kormánnyal együttműködve népszerűsíti az akkumulátorcserét - szerint 2025-re 20 000, 2027-re pedig 50 000 különböző típusú elektromos robogó akkumulátorok töltésére vagy cseréjére szolgáló állomást kívánnak telepíteni. A város már rendelkezik egy „akkumulátorcsere-parkkal”, és hatalmas akkumulátorcsere-létesítmények hálózatát fogja kiépíteni, hogy a lakosok öt perc távolságra találjanak egy állomást, állítja a szakmai szervezet.
A nátrium-ion és a lítium-ion akkumulátorok szerkezete hasonló. A fő különbség az általuk használt ionokban rejlik – ezek azok a részecskék, amelyek az akkumulátor pozitív és negatív oldalai között mozognak, hogy energiát tároljanak és bocsássanak ki. A nátrium széles körben elterjedt a tengerben és a földkéregben, így körülbelül 400-szor több van belőle, mint lítiumból. A nátrium-ion cellák ezért könnyebben hozzáférhetők és potenciálisan olcsóbb a nagy mennyiségben történő gyártásuk. Emellett megszabadíthatják az akkumulátoripart a jelenlegi ellátási láncok szűk keresztmetszeteitől . A lítiumércet jelenleg főként Ausztráliában, Kínában és Chilében bányásszák, de az ásvány feldolgozása Kínában koncentrálódik, amely a világ lítium-finomítási kapacitásának közel 60%-ával rendelkezik.
A nátrium-ion akkumulátor nem új találmány, és sorsa összefonódott a lítium-ion akkumulátorokéval. Mindkét elem kutatása és fejlesztése körülbelül fél évszázada kezdődött, Japán vezetésével. De miután a Sony japán elektronikai vállalat 1991-ben piacra dobta a világ első lítium-ion akkumulátorát, annak hatalmas kereskedelmi sikere miatt a nátrium-ion technológia fejlesztése nagyrészt szünetelt – egészen a jelen évtized elejéig. Addigra Kína a kormány évekig tartó ipari ösztönzésének köszönhetően világszerte domináns szerepet töltött be az akkumulátorok területén.
2021 fordulópontnak bizonyult a nátrium-ion akkumulátorok számára. Az akkumulátorokhoz alkalmas lítium globális ára az elektromos járművek (EV) iránti erős kereslet és a Covid-19 járvány miatt egy év alatt több mint négyszeresére emelkedett. Az akkumulátor- és EV-gyártók alternatívákat kezdtek keresni. A CATL az év júliusában dobta piacra első nátrium-ion akkumulátorát, és ez a lépés „nagy érdeklődést váltott ki az iparágban” – mondja Phate Zhang, a sanghaji székhelyű elektromos járművekkel foglalkozó hírportál, a CnEVPost alapítója. A lítium ára 2022-ben tovább emelkedett, ami a költségtudatosabb kínai vállalatokat a nátrium felé terelte – jegyzi meg.
"A nátrium viszonylagos bőségessége és Kína érdeklődése a rugalmas akkumulátor-ellátási lánc iránt központi tényező volt a kutatási és fejlesztési erőfeszítések ösztönzésében” – mondja Kate Logan, a washingtoni Asia Society Policy Institute igazgatója, aki Kína éghajlat- és tiszta energiapolitikájával foglalkozik. Az ásványi anyag árának emelkedése idején az ország a finomított lítiumérc mintegy 80%-át importálta, főként Ausztráliából és Brazíliából. A lítium ára azonban 2022 végén zuhanásnak indult, és ma már csak töredéke a csúcsértéknek. Ennek egyik oka, hogy a nagy kínai akkumulátorgyártók, mint a CATL és a Gotion, bővítették lítium-feldolgozási kapacitásukat, mondja Zhang. Kína emellett fokozta erőfeszítéseit a hazai lítiumkészletek felkutatására és kitermelésére. Ennek eredményeként az elmúlt néhány évben a nátrium-ion körül kialakult „őrület” „lecsillapodott” – jegyzi meg Combs. „A lítium ismét egyértelműen visszakerült vezető szerepébe Kínában.”
Sokak számára azonban más okok is indokolják a nátrium-ion akkumulátorok használatát. Az egyik ezek közül a biztonság. 2024-ben Kínát akkumulátor-tüzek hulláma rázta meg, amelyeket többnyire a kétkerekű járművekben található lítium-ion akkumulátorok önmaguktól történő kigyulladása okozott. Az energiatároló állomások tűzveszélyessége globális szinten is aggodalomra ad okot. Egy közelmúltbeli példa: 2025 januárjában tűz ütött ki egy ilyen létesítményben egy nagy kaliforniai akkumulátorgyárban.
Egyes iparági szakértők szerint a nátrium-ion akkumulátorok biztonságosabbak. Egyes tanulmányok szerint a nátrium kémiai tulajdonságai stabilabbak, ezért ezek az akkumulátorok kevésbé hajlamosak a túlmelegedésre és a gyulladásra, mint a lítium-ion akkumulátorok. Mások azonban arra figyelmeztetnek, hogy a releváns kutatások hiánya miatt még túl korai lenne biztosat mondani a biztonságosságukról. A hideg időjárás is szerepet játszik. A lítium-ion akkumulátorok tárolási kapacitása és újratöltési ideje nulla fok alatti hőmérsékleten csökken. A nátrium-ion akkumulátorokat kevésbé érintik a zord körülmények.
„A lítiumionokhoz képest a nátriumionok könnyebben mozognak az akkumulátor belsejében lévő folyadékban. Ez jobb vezetőképességet biztosít számukra, és azt jelenti, hogy kevesebb energiára van szükségük ahhoz, hogy kiszabaduljanak a környező folyadékból” – mondja Tang Wei, a kínai Xi'an Jiaotong Egyetem vegyészmérnök professzora. Tang és csapata egy új típusú akkumulátorfolyadékot fejlesztett ki, amely szerintük lehetővé teszi, hogy a nátriumionos akkumulátorok szobahőmérsékleten mért kapacitásuk több mint 80%-át érjék el mínusz 40 °C-on. Kínai akkumulátorgyártó cégekkel együttműködve azon dolgoznak, hogy a technológiát alkalmazni tudják az ország hideg régióiban található járművekben és energiatároló állomásokban.
A nátrium-ion akkumulátorok várhatóan csökkentik a lítium-ion cellákban használt fémek, különösen a kobalt és a nikkel gyártásának környezeti hatását, ezek a nehézfémek ugyanis káros hatással lehetnek az emberekre és a természetre. Egy 2024-es tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a nátrium-ion akkumulátorok segíthetnek elkerülni a túlzott bányászatot és a kritikus nyersanyagok esetleges kimerülését is, de a gyártási folyamat hasonló mennyiségű üvegházhatású gázkibocsátást eredményez, mint a lítium-ion celláké. Mivel ezek az akkumulátorok még fejlesztés alatt állnak, „gyártási folyamataik, élettartamuk és energiasűrűségük egyaránt javítható” – mondja Zhang Shan, a tanulmány vezető szerzője és a göteborgi Chalmers Műszaki Egyetem kutatója. „Környezeti hatásuk a jövőben alacsonyabb lehet, mint a lítium-ion akkumulátoroké.”
A nátrium-akkumulátorral hajtott első elektromos autók közül kettő 2023 decemberében gördült le a gyártósorról. Eddig minden elérhető modell „mikroautó” volt, amelyeket Kínában hivatalosan A00 kategóriába soroltak. De eladásuk csak egy apró részét tette ki a 2024-ben Kínában eladott több tízmillió elektromos járműnek, mondja Xing Lei, a kínai autóipar független elemzője. A nátrium-ion akkumulátorok nagy hátránya az alacsony energiasűrűségük: egy 2020-as tanulmány szerint ez legalább 30%-kal alacsonyabb, mint a lítium-akkumulátoroké. Ez azt jelenti, hogy az ezeket használó autók általában nem tudnak nagyon messzire eljutni egy feltöltéssel, mondja Zhang. „A hatótávolság pedig nagy döntő tényező az emberek számára, amikor elektromos autót vásárolnak.”
A nátrium-ion akkumulátorok még nem jutottak el a tömeggyártásig, és jelenleg „nem tudnak versenyezni a lítium-ion akkumulátorokkal sem az ár, sem a teljesítmény tekintetében” a négykerekű járművekben, ami megnehezíti a következő két-három évben történő széles körű használatukat – mondja Chen Shan, a norvég Rystad Energy tanácsadó cég akkumulátor-piacokkal foglalkozó elemzője. A nátrium-ionos robogók elterjedése Kínában fokozatos, de biztató. A Yadea 2024-ben világszerte több mint 13 millió elektromos kerékpárt és mopedet adott el, és 2025 első három hónapjában közel 1000 darab nátrium-ionos kétkerekű járművet adtak el. A vállalat idén mintegy 1000, kifejezetten nátrium-ion akkumulátorokhoz tervezett gyors töltőállomást kíván építeni Hangzhouban, így a ingázók 2 km-enként találhatnak majd töltőállomást.
A Yadea nem egyedül áll a nátrium-ion akkumulátorok népszerűsítésében. Egy másik kínai robogógyártó, a Tailg 2023 óta forgalmaz nátrium-ion akkumulátorral működő modelleket. A helyi média szerint a FinDreams - az elektromos járművek gyártásával foglalkozó BYD akkumulátorgyártó üzletága - Kína keleti részén, Xuzhouban épít gyárat nátrium-ion akkumulátorok gyártására, együttműködésben a két- és háromkerekű járművek gyártójával, a Huaihai Group-pal. Bár az ólom-savas akkumulátorok továbbra is dominálnak ebben az iparágban, a nátrium-ion akkumulátorok piaci részesedése az elkövetkező öt évben várhatóan gyorsan növekedni fog. A kínai akkumulátoripart értékelő, Shenzhenben székhellyel rendelkező Starting Point Research Institute elemzése szerint 2030-ra Kína elektromos robogóinak 15%-a ezekkel fog működni, szemben a 2023-as 0,04%-kal.
Valójában a nátrium-ion akkumulátorok nagyobb piaca az energiatároló állomások lehetnek, amelyek egyszerre több energiát tárolnak, hogy azt később felhasználhassák. Ha ezeket rögzített helyeken telepítik, a járművekben történő nátrium-ion akkumulátorok használatának hátrányai eltűnnek. „Egyszerűen csak egy kicsit nagyobb energiatároló üzemet kell építeni. Az nem mozog sehova. Az akkumulátorok súlya nem számít” – mondja Combs. Az energiatárolás várhatóan hatalmas és gyorsan növekvő piac lesz, mivel a világ országai törekednek klímacéljaik elérésére. Az International Energy Agency (IEA) szerint a világ hálózati méretű energiatároló kapacitásának 2022 és 2030 között közel 35-szeresére kell növekednie, ha 2050-re el akarja érni a nettó nulla kibocsátást.
„Ez a jövőben nagyon fontos piac lesz, különösen mivel a megújuló energiaforrások egyre nagyobb szerepet kapnak a hálózatban. Nagyobb szükség lesz tárolórendszerekre, hogy kiegyensúlyozzák az áramtermelés ingadozásait” – mondja Ilaria Mazzocco, a washingtoni székhelyű nonprofit szervezet, a Stratégiai és Nemzetközi Tanulmányok Központjának vezető munkatársa. A nátrium-ion akkumulátorok használata az energiatároló állomásokban azt is jelenti, hogy ezek a létesítmények nem versenyeznek az autógyártókkal az akkumulátorokért – jegyzi meg.
Kínában rohamosan nő a szélenergia- és napenergia-erőművek mennyisége, és világszerte élen jár az energiatárolás felhasználásában a megújuló energiaforrások támogatására. 2024 májusában üzembe helyezték az első, nátrium-ion akkumulátorokkal működő energiatároló állomást. A dél-kínai Guangxi tartományban található állomás egyszerre 10 megawattóra energiát képes tárolni, ami a kínai állami média szerint 1500 háztartás napi áramszükségletének felel meg. Ez egy tízszer nagyobb nátrium-ion energiatároló állomás első fázisa. A Guangxi-projektet hamarosan egy másik nátrium-ion energiatároló telep követte Kína középső részén, Hubei tartományban. Valójában a kínai állami vállalatok által tavaly tervezett összes energiatároló projekt kapacitásának körülbelül egyötöde nátriumtechnológiát használt a kínai Beijixing lap szerint, amely az energiaipart követi nyomon.
De ahhoz, hogy a nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártása sikeres legyen, a legfontosabb kérdés az, hogy a vállalatok képesek-e olcsóbban gyártani őket, mint a lítium-ion cellákat – állítja Zheng Jiayue, a Wood Mackenzie kutató és tanácsadó cég energia-tárolási ellátási láncra szakosodott tanácsadója. Jelenleg az energiatárolásra szánt nátrium-ion akkumulátorok egységára körülbelül 60%-kal magasabb, mint a lítium-ion akkumulátoroké, de a különbség várhatóan csökkenni fog. Egyes vállalkozók és kutatók úgy vélik, hogy a nátrium más országok számára egyfajta rövidítést jelent a Kínától való akkumulátorfüggőség csökkentésében.
De ha a technológia bejut a tömegpiacra, akkor a kínai vállalatok fogják vezetni a globális termelést. A nagy kínai akkumulátorgyártók beépítették stratégiájukba, hogy hosszú távon versenyképesek maradjanak, mondja Combs, ami azt jelenti, hogy a nátrium-ion akkumulátorok már nem jelentenek kiutat a kínai vállalatok erőfölényéből. A kínai és más országok vállalatai közötti „legnagyobb különbség” az, hogy az előbbiek sokkal gyorsabban tudják a laboratóriumból a tömeggyártásba átvinni a technológiát, mondja Zheng.
Logan szerint a két típusú cellák közötti hasonlóságok miatt a lítium-ion akkumulátorok gyártásához meglévő infrastruktúra átalakítható nátrium-ion akkumulátorok gyártására, ami csökkenti a kereskedelmi forgalomba hozatal idejét és költségeit Kínában. „Ugyanez a szinergia azonban nem feltétlenül érvényes más akkumulátorok kémiai összetételére” – teszi hozzá. Egy példa erre a szilárdtest (all-solid-state) akkumulátorok, amelyek nem használnak folyékony elektrolitot az ionok szállításához, ami a jelenlegi generációs akkumulátorok működési elve, mondja Mo Ke, a pekingi RealLi Research akkumulátor-kutató cég alapítója és vezető elemzője. Ezért kevésbé lesznek függőek a jelenlegi ipari lánctól, mondja Mo.
Kínában jelenleg számos nagy gyár épül, amelyek nátrium-ion cellák gyártására szakosodnak, és néhány már működik is. A kínai Gaogong Industrial Research szerint 2024-ben a kínai gyártók 27 nátrium-ion akkumulátorgyár építését tervezték, összesen 180 GWh kapacitással, beleértve a BYD hamarosan megnyíló 30 GWh kapacitású gyárát Xuzhouban. A tervezett globális nátrium-ion akkumulátor kapacitás 2033-ra meghaladja az 500 GWh-t, és Kína várhatóan ennek több mint 90%-át fogja kitenni, mondja Zheng. Kínán kívül az amerikai Natron Energy és a brit Faradion járnak az élen , Zheng szerint azonban a külföldi vállalatoknak általában sokkal több időbe telik a gyártósorok felépítése, és kapacitásban nehéz lesz nekik versenyezni Kínával.
A brüsszeli Bruegel közgazdásza és vezető kutatója, Alicia García Herrero szerint csak 2023-ban a kínai vállalatok összesen több mint 55 milliárd jüant (5,7 milliárd eurót) költöttek a nátrium-ion akkumulátorok kutatására és fejlesztésére. Ez meghaladja az amerikai akkumulátorgyártó startupok által 2023-ig összesen gyűjtött 4,5 milliárd dollárt a nem lítium-akkumulátoros megoldásokra, mondja. A kínai vállalatok ösztönzője egyszerű, Combs szerint: „Ne veszítsd el a piaci részesedést, és a jövőbeli piacok is megvannak.” A Yadea máris bővíti tevékenységét Délkelet-Ázsiában, Latin-Amerikában és Afrikában, ahol az elektromos robogók szintén népszerűek – mondta Zhou. A Yadea célja egyértelmű: nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártása és a robogók töltési infrastruktúrájának fejlesztése, "hogy több száz millió ember élvezhesse a környezetbarát közlekedést”.
Tucatnyi csillogó elektromos moped sorakozik egy bevásárlóközpont előtt a kelet-kínai Hangzhou városában, arra csábítva a járókelőket, hogy kipróbálják őket. De ezek a 400-600 dollár közötti árú Vespa-szerű robogók nem hagyományos ólomsavas vagy lítium-ion akkumulátorokkal működnek, amelyeket általában az elektromos kétkerekű járművekben használnak. Akkumulátoruk nátriumból készül, amely egy bőségesen előforduló elem, amelyet tengeri sóból lehet kinyerni.
A robogók mellett néhány gyorstöltő-oszlop áll, amelyek 15 perc alatt 0%-ról 80%-ra töltik fel a járművek akkumulátorát - állítja a Yadea, egy nagy kínai kétkerekű járműgyártó, amely 2025 januárjában promóciós rendezvényt tartott újonnan piacra dobott mopedjei és töltőrendszere számára. Van egy akkumulátorcsere-állomás is, ahol a ingázók QR-kód beolvasásával leadhatják lemerült akkumulátoraikat, és cserébe újakat kaphatnak. A Yadea egyike azoknak a kínai vállalatoknak, amelyek versenyelőnyt próbálnak kiépíteni az alternatív akkumulátor-technológiák terén, ami jól mutatja, milyen gyorsan fejlődik az ország tiszta technológiai ipara.
Míg a világ többi része igyekszik felzárkózni Kínához az olcsó, biztonságos és hatékony lítium-ion akkumulátorok gyártásának versenyében, a kínai vállalatok már előnyt szereztek a nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártásában, amely alternatíva segíthet az iparágnak csökkenteni függőségét a legfontosabb nyersanyagoktól. A kínai autógyártók voltak az elsők a világon, akik nátriummal működő autókat hoztak forgalomba. De ezeknek a modelleknek – amelyek mind kicsik és rövid hatótávolságúak – hatása eddig csekély volt.
2025 áprilisában a világ legnagyobb akkumulátorgyártója, a kínai CATL bejelentette, hogy idén egy új márkanév, a Naxtra alatt megkezdi a nehéz tehergépjárművekbe és személyautókba szánt nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártását. A kínai hálózatüzemeltetők is megkezdték nátrium-ion akkumulátorokat használó energiatároló állomások építését, hogy segítsék a hálózatot a megújuló energiaforrások befogadásában. Ez a terület a feltörekvő technológia fő területe. "A kínai vállalatok többirányú stratégiája a nátrium-ion akkumulátorok terén vezető pozícióba hozza őket a globális versenyben – ha lesz ilyen" - mondja Cory Combs, aki kritikus ásványi anyagokkal és ellátási láncokkal foglalkozik a pekingi Trivium China tanácsadó cégnél. Szerinte még kérdéses, hogy a nátrium-ion akkumulátorok valóban elterjednek-e.
De a kétkerekű járművek gyártói nagyon hisznek a nátrium-ion akkumulátorokban. A Yadea eddig három nátriummal működő modellt hozott piacra, és továbbiak bevezetését tervezi. Emellett létrehozta a Hangzhou Huayu New Energy Research Institute-ot, amely az új akkumulátorok kémiai összetételét, különösen a nátrium-iont kutatja. "Gyorsan szeretnénk eljuttatni a technológiát a laboratóriumból a fogyasztókhoz” – mondta Zhou Chao, a vállalat alelnöke.
A kétkerekű járművek rendkívül népszerű közlekedési eszközök számos ázsiai országban, többek között Vietnamban és Indonéziában. Kínában mindenhol jelen vannak: tulajdonosaikat elviszik az üzletekbe, irodákba és a metróállomásokra. Mivel praktikusak és sokoldalúak, a kínaiak kedves becenevet adtak nekik: „kis elektromos szamarak”. "A kétkerekű járművek általában rövidebb távolságokat tesznek meg és alacsonyabb sebességgel közlekednek mint az autók, ezért kevésbé igényesek az energiasűrűség és a teljesítmény tekintetében” – mondja Chen Xi, aki energiatároló anyagokat és eszközöket kutat a kínai Xian-Jiaotong Liverpool Egyetemen. A nátrium-ion akkumulátorok lényegesen kevesebb energiát tárolnak, mint az azonos méretű lítium-ion akkumulátorok, ami azt jelenti, hogy alacsonyabb az energiasűrűségűek. A kétkerekű járművek esetében a nátrium-ion akkumulátorok fő versenytársai az ólom-savas akkumulátorok, amelyek energiasűrűsége és újratöltési ciklusa még alacsonyabb. Az egyetlen előnyük, hogy jelenleg olcsóbbak, mint a nátrium- és lítium-ion akkumulátorok – mondja Xi.
A kétkerekű járművek hatalmas száma Ázsiában ígéretes utat nyit a méretgazdaságosság eléréséhez. Csak Kínában 2023-ban körülbelül 55 millió elektromos kétkerekű járművet adtak el. A sanghaji iResearch tanácsadó cég szerint ez közel hatszorosa az országban abban az évben eladott összes tisztán elektromos, hibrid és üzemanyagcellás elektromos autó számának.
A Yadea célja a tömeggyártás. Zhou elmondta, hogy a cég arra törekszik, hogy a nátrium-akkumulátorokat több tízmillió hétköznapi ingázóhoz juttassa el, nemcsak kétkerekű járművekbe szerelve azokat, hanem egy olyan töltési ökoszisztémát is kiépítve, amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy ezeket a modelleket stressz nélkül használhassák. A Yadea 2024-ben kísérleti programot indított 150 000 ételszállító futárral, akik a 17,8 millió lakosú dél-kínai nagyvárosban, Shenzhenben dolgoznak. A cél az volt, hogy a futárok a Yadea nátrium-ion akkumulátorait 30 másodpercen belül teljesen feltöltött akkumulátorokra cserélhessék partnereik csereállomásain, közölte a Yadea.
A Yadea és más cégek - például az akkumulátorcsere-vállalat Dudu Huandian - olyan gyorsan növekedtek Shenzhenben, hogy a város most azt a célt tűzte ki maga elé, hogy „akkumulátorcsere-várossá” váljon. A Shenzhen Electric Bicycle Industry Association - egy kereskedelmi szervezet, amely a shenzheni kormánnyal együttműködve népszerűsíti az akkumulátorcserét - szerint 2025-re 20 000, 2027-re pedig 50 000 különböző típusú elektromos robogó akkumulátorok töltésére vagy cseréjére szolgáló állomást kívánnak telepíteni. A város már rendelkezik egy „akkumulátorcsere-parkkal”, és hatalmas akkumulátorcsere-létesítmények hálózatát fogja kiépíteni, hogy a lakosok öt perc távolságra találjanak egy állomást, állítja a szakmai szervezet.
A nátrium-ion és a lítium-ion akkumulátorok szerkezete hasonló. A fő különbség az általuk használt ionokban rejlik – ezek azok a részecskék, amelyek az akkumulátor pozitív és negatív oldalai között mozognak, hogy energiát tároljanak és bocsássanak ki. A nátrium széles körben elterjedt a tengerben és a földkéregben, így körülbelül 400-szor több van belőle, mint lítiumból. A nátrium-ion cellák ezért könnyebben hozzáférhetők és potenciálisan olcsóbb a nagy mennyiségben történő gyártásuk. Emellett megszabadíthatják az akkumulátoripart a jelenlegi ellátási láncok szűk keresztmetszeteitől . A lítiumércet jelenleg főként Ausztráliában, Kínában és Chilében bányásszák, de az ásvány feldolgozása Kínában koncentrálódik, amely a világ lítium-finomítási kapacitásának közel 60%-ával rendelkezik.
A nátrium-ion akkumulátor nem új találmány, és sorsa összefonódott a lítium-ion akkumulátorokéval. Mindkét elem kutatása és fejlesztése körülbelül fél évszázada kezdődött, Japán vezetésével. De miután a Sony japán elektronikai vállalat 1991-ben piacra dobta a világ első lítium-ion akkumulátorát, annak hatalmas kereskedelmi sikere miatt a nátrium-ion technológia fejlesztése nagyrészt szünetelt – egészen a jelen évtized elejéig. Addigra Kína a kormány évekig tartó ipari ösztönzésének köszönhetően világszerte domináns szerepet töltött be az akkumulátorok területén.
2021 fordulópontnak bizonyult a nátrium-ion akkumulátorok számára. Az akkumulátorokhoz alkalmas lítium globális ára az elektromos járművek (EV) iránti erős kereslet és a Covid-19 járvány miatt egy év alatt több mint négyszeresére emelkedett. Az akkumulátor- és EV-gyártók alternatívákat kezdtek keresni. A CATL az év júliusában dobta piacra első nátrium-ion akkumulátorát, és ez a lépés „nagy érdeklődést váltott ki az iparágban” – mondja Phate Zhang, a sanghaji székhelyű elektromos járművekkel foglalkozó hírportál, a CnEVPost alapítója. A lítium ára 2022-ben tovább emelkedett, ami a költségtudatosabb kínai vállalatokat a nátrium felé terelte – jegyzi meg.
"A nátrium viszonylagos bőségessége és Kína érdeklődése a rugalmas akkumulátor-ellátási lánc iránt központi tényező volt a kutatási és fejlesztési erőfeszítések ösztönzésében” – mondja Kate Logan, a washingtoni Asia Society Policy Institute igazgatója, aki Kína éghajlat- és tiszta energiapolitikájával foglalkozik. Az ásványi anyag árának emelkedése idején az ország a finomított lítiumérc mintegy 80%-át importálta, főként Ausztráliából és Brazíliából. A lítium ára azonban 2022 végén zuhanásnak indult, és ma már csak töredéke a csúcsértéknek. Ennek egyik oka, hogy a nagy kínai akkumulátorgyártók, mint a CATL és a Gotion, bővítették lítium-feldolgozási kapacitásukat, mondja Zhang. Kína emellett fokozta erőfeszítéseit a hazai lítiumkészletek felkutatására és kitermelésére. Ennek eredményeként az elmúlt néhány évben a nátrium-ion körül kialakult „őrület” „lecsillapodott” – jegyzi meg Combs. „A lítium ismét egyértelműen visszakerült vezető szerepébe Kínában.”
Sokak számára azonban más okok is indokolják a nátrium-ion akkumulátorok használatát. Az egyik ezek közül a biztonság. 2024-ben Kínát akkumulátor-tüzek hulláma rázta meg, amelyeket többnyire a kétkerekű járművekben található lítium-ion akkumulátorok önmaguktól történő kigyulladása okozott. Az energiatároló állomások tűzveszélyessége globális szinten is aggodalomra ad okot. Egy közelmúltbeli példa: 2025 januárjában tűz ütött ki egy ilyen létesítményben egy nagy kaliforniai akkumulátorgyárban.
Egyes iparági szakértők szerint a nátrium-ion akkumulátorok biztonságosabbak. Egyes tanulmányok szerint a nátrium kémiai tulajdonságai stabilabbak, ezért ezek az akkumulátorok kevésbé hajlamosak a túlmelegedésre és a gyulladásra, mint a lítium-ion akkumulátorok. Mások azonban arra figyelmeztetnek, hogy a releváns kutatások hiánya miatt még túl korai lenne biztosat mondani a biztonságosságukról. A hideg időjárás is szerepet játszik. A lítium-ion akkumulátorok tárolási kapacitása és újratöltési ideje nulla fok alatti hőmérsékleten csökken. A nátrium-ion akkumulátorokat kevésbé érintik a zord körülmények.
„A lítiumionokhoz képest a nátriumionok könnyebben mozognak az akkumulátor belsejében lévő folyadékban. Ez jobb vezetőképességet biztosít számukra, és azt jelenti, hogy kevesebb energiára van szükségük ahhoz, hogy kiszabaduljanak a környező folyadékból” – mondja Tang Wei, a kínai Xi'an Jiaotong Egyetem vegyészmérnök professzora. Tang és csapata egy új típusú akkumulátorfolyadékot fejlesztett ki, amely szerintük lehetővé teszi, hogy a nátriumionos akkumulátorok szobahőmérsékleten mért kapacitásuk több mint 80%-át érjék el mínusz 40 °C-on. Kínai akkumulátorgyártó cégekkel együttműködve azon dolgoznak, hogy a technológiát alkalmazni tudják az ország hideg régióiban található járművekben és energiatároló állomásokban.
A nátrium-ion akkumulátorok várhatóan csökkentik a lítium-ion cellákban használt fémek, különösen a kobalt és a nikkel gyártásának környezeti hatását, ezek a nehézfémek ugyanis káros hatással lehetnek az emberekre és a természetre. Egy 2024-es tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a nátrium-ion akkumulátorok segíthetnek elkerülni a túlzott bányászatot és a kritikus nyersanyagok esetleges kimerülését is, de a gyártási folyamat hasonló mennyiségű üvegházhatású gázkibocsátást eredményez, mint a lítium-ion celláké. Mivel ezek az akkumulátorok még fejlesztés alatt állnak, „gyártási folyamataik, élettartamuk és energiasűrűségük egyaránt javítható” – mondja Zhang Shan, a tanulmány vezető szerzője és a göteborgi Chalmers Műszaki Egyetem kutatója. „Környezeti hatásuk a jövőben alacsonyabb lehet, mint a lítium-ion akkumulátoroké.”
A nátrium-akkumulátorral hajtott első elektromos autók közül kettő 2023 decemberében gördült le a gyártósorról. Eddig minden elérhető modell „mikroautó” volt, amelyeket Kínában hivatalosan A00 kategóriába soroltak. De eladásuk csak egy apró részét tette ki a 2024-ben Kínában eladott több tízmillió elektromos járműnek, mondja Xing Lei, a kínai autóipar független elemzője. A nátrium-ion akkumulátorok nagy hátránya az alacsony energiasűrűségük: egy 2020-as tanulmány szerint ez legalább 30%-kal alacsonyabb, mint a lítium-akkumulátoroké. Ez azt jelenti, hogy az ezeket használó autók általában nem tudnak nagyon messzire eljutni egy feltöltéssel, mondja Zhang. „A hatótávolság pedig nagy döntő tényező az emberek számára, amikor elektromos autót vásárolnak.”
A nátrium-ion akkumulátorok még nem jutottak el a tömeggyártásig, és jelenleg „nem tudnak versenyezni a lítium-ion akkumulátorokkal sem az ár, sem a teljesítmény tekintetében” a négykerekű járművekben, ami megnehezíti a következő két-három évben történő széles körű használatukat – mondja Chen Shan, a norvég Rystad Energy tanácsadó cég akkumulátor-piacokkal foglalkozó elemzője. A nátrium-ionos robogók elterjedése Kínában fokozatos, de biztató. A Yadea 2024-ben világszerte több mint 13 millió elektromos kerékpárt és mopedet adott el, és 2025 első három hónapjában közel 1000 darab nátrium-ionos kétkerekű járművet adtak el. A vállalat idén mintegy 1000, kifejezetten nátrium-ion akkumulátorokhoz tervezett gyors töltőállomást kíván építeni Hangzhouban, így a ingázók 2 km-enként találhatnak majd töltőállomást.
A Yadea nem egyedül áll a nátrium-ion akkumulátorok népszerűsítésében. Egy másik kínai robogógyártó, a Tailg 2023 óta forgalmaz nátrium-ion akkumulátorral működő modelleket. A helyi média szerint a FinDreams - az elektromos járművek gyártásával foglalkozó BYD akkumulátorgyártó üzletága - Kína keleti részén, Xuzhouban épít gyárat nátrium-ion akkumulátorok gyártására, együttműködésben a két- és háromkerekű járművek gyártójával, a Huaihai Group-pal. Bár az ólom-savas akkumulátorok továbbra is dominálnak ebben az iparágban, a nátrium-ion akkumulátorok piaci részesedése az elkövetkező öt évben várhatóan gyorsan növekedni fog. A kínai akkumulátoripart értékelő, Shenzhenben székhellyel rendelkező Starting Point Research Institute elemzése szerint 2030-ra Kína elektromos robogóinak 15%-a ezekkel fog működni, szemben a 2023-as 0,04%-kal.
Valójában a nátrium-ion akkumulátorok nagyobb piaca az energiatároló állomások lehetnek, amelyek egyszerre több energiát tárolnak, hogy azt később felhasználhassák. Ha ezeket rögzített helyeken telepítik, a járművekben történő nátrium-ion akkumulátorok használatának hátrányai eltűnnek. „Egyszerűen csak egy kicsit nagyobb energiatároló üzemet kell építeni. Az nem mozog sehova. Az akkumulátorok súlya nem számít” – mondja Combs. Az energiatárolás várhatóan hatalmas és gyorsan növekvő piac lesz, mivel a világ országai törekednek klímacéljaik elérésére. Az International Energy Agency (IEA) szerint a világ hálózati méretű energiatároló kapacitásának 2022 és 2030 között közel 35-szeresére kell növekednie, ha 2050-re el akarja érni a nettó nulla kibocsátást.
„Ez a jövőben nagyon fontos piac lesz, különösen mivel a megújuló energiaforrások egyre nagyobb szerepet kapnak a hálózatban. Nagyobb szükség lesz tárolórendszerekre, hogy kiegyensúlyozzák az áramtermelés ingadozásait” – mondja Ilaria Mazzocco, a washingtoni székhelyű nonprofit szervezet, a Stratégiai és Nemzetközi Tanulmányok Központjának vezető munkatársa. A nátrium-ion akkumulátorok használata az energiatároló állomásokban azt is jelenti, hogy ezek a létesítmények nem versenyeznek az autógyártókkal az akkumulátorokért – jegyzi meg.
Kínában rohamosan nő a szélenergia- és napenergia-erőművek mennyisége, és világszerte élen jár az energiatárolás felhasználásában a megújuló energiaforrások támogatására. 2024 májusában üzembe helyezték az első, nátrium-ion akkumulátorokkal működő energiatároló állomást. A dél-kínai Guangxi tartományban található állomás egyszerre 10 megawattóra energiát képes tárolni, ami a kínai állami média szerint 1500 háztartás napi áramszükségletének felel meg. Ez egy tízszer nagyobb nátrium-ion energiatároló állomás első fázisa. A Guangxi-projektet hamarosan egy másik nátrium-ion energiatároló telep követte Kína középső részén, Hubei tartományban. Valójában a kínai állami vállalatok által tavaly tervezett összes energiatároló projekt kapacitásának körülbelül egyötöde nátriumtechnológiát használt a kínai Beijixing lap szerint, amely az energiaipart követi nyomon.
De ahhoz, hogy a nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártása sikeres legyen, a legfontosabb kérdés az, hogy a vállalatok képesek-e olcsóbban gyártani őket, mint a lítium-ion cellákat – állítja Zheng Jiayue, a Wood Mackenzie kutató és tanácsadó cég energia-tárolási ellátási láncra szakosodott tanácsadója. Jelenleg az energiatárolásra szánt nátrium-ion akkumulátorok egységára körülbelül 60%-kal magasabb, mint a lítium-ion akkumulátoroké, de a különbség várhatóan csökkenni fog. Egyes vállalkozók és kutatók úgy vélik, hogy a nátrium más országok számára egyfajta rövidítést jelent a Kínától való akkumulátorfüggőség csökkentésében.
De ha a technológia bejut a tömegpiacra, akkor a kínai vállalatok fogják vezetni a globális termelést. A nagy kínai akkumulátorgyártók beépítették stratégiájukba, hogy hosszú távon versenyképesek maradjanak, mondja Combs, ami azt jelenti, hogy a nátrium-ion akkumulátorok már nem jelentenek kiutat a kínai vállalatok erőfölényéből. A kínai és más országok vállalatai közötti „legnagyobb különbség” az, hogy az előbbiek sokkal gyorsabban tudják a laboratóriumból a tömeggyártásba átvinni a technológiát, mondja Zheng.
Logan szerint a két típusú cellák közötti hasonlóságok miatt a lítium-ion akkumulátorok gyártásához meglévő infrastruktúra átalakítható nátrium-ion akkumulátorok gyártására, ami csökkenti a kereskedelmi forgalomba hozatal idejét és költségeit Kínában. „Ugyanez a szinergia azonban nem feltétlenül érvényes más akkumulátorok kémiai összetételére” – teszi hozzá. Egy példa erre a szilárdtest (all-solid-state) akkumulátorok, amelyek nem használnak folyékony elektrolitot az ionok szállításához, ami a jelenlegi generációs akkumulátorok működési elve, mondja Mo Ke, a pekingi RealLi Research akkumulátor-kutató cég alapítója és vezető elemzője. Ezért kevésbé lesznek függőek a jelenlegi ipari lánctól, mondja Mo.
Kínában jelenleg számos nagy gyár épül, amelyek nátrium-ion cellák gyártására szakosodnak, és néhány már működik is. A kínai Gaogong Industrial Research szerint 2024-ben a kínai gyártók 27 nátrium-ion akkumulátorgyár építését tervezték, összesen 180 GWh kapacitással, beleértve a BYD hamarosan megnyíló 30 GWh kapacitású gyárát Xuzhouban. A tervezett globális nátrium-ion akkumulátor kapacitás 2033-ra meghaladja az 500 GWh-t, és Kína várhatóan ennek több mint 90%-át fogja kitenni, mondja Zheng. Kínán kívül az amerikai Natron Energy és a brit Faradion járnak az élen , Zheng szerint azonban a külföldi vállalatoknak általában sokkal több időbe telik a gyártósorok felépítése, és kapacitásban nehéz lesz nekik versenyezni Kínával.
A brüsszeli Bruegel közgazdásza és vezető kutatója, Alicia García Herrero szerint csak 2023-ban a kínai vállalatok összesen több mint 55 milliárd jüant (5,7 milliárd eurót) költöttek a nátrium-ion akkumulátorok kutatására és fejlesztésére. Ez meghaladja az amerikai akkumulátorgyártó startupok által 2023-ig összesen gyűjtött 4,5 milliárd dollárt a nem lítium-akkumulátoros megoldásokra, mondja. A kínai vállalatok ösztönzője egyszerű, Combs szerint: „Ne veszítsd el a piaci részesedést, és a jövőbeli piacok is megvannak.” A Yadea máris bővíti tevékenységét Délkelet-Ázsiában, Latin-Amerikában és Afrikában, ahol az elektromos robogók szintén népszerűek – mondta Zhou. A Yadea célja egyértelmű: nátrium-ion akkumulátorok tömeggyártása és a robogók töltési infrastruktúrájának fejlesztése, "hogy több száz millió ember élvezhesse a környezetbarát közlekedést”.