Автор: Літій-іонні акумулятори живлять смартфони, ноутбуки та більшість електромобілів, і впродовж останніх десяти років їхня собівартість суттєво знизилася. Проте вони мають відомі недоліки: пожежна небезпека при пошкодженні, залежність від кобальту та нікелю, обмеження за швидкістю заряджання й питомою енергією. Тому лабораторії та компанії по всьому світу шукають їм наступників, і цей пошук умовно рухається кількома шляхами.
Найбільше уваги привертають твердотільні акумулятори. У них рідкий електроліт, який легко займається, замінюється твердим матеріалом: керамікою, сульфідами або полімером. Теоретично це дозволяє підвищити безпеку, збільшити запас ходу електромобіля й прискорити зарядку. На практиці виникають складнощі з виробництвом: тверді шари складно робити однорідними, на межах матеріалів виникають тріщини, а літієві дендрити, тонкі голки, що ростуть під час зарядки, можуть проникати навіть крізь тверді матеріали. Автовиробники оголошують пілотні серії, але масовий випуск, імовірно, залежатиме від зниження вартості.
Інший напрямок — натрій-іонні акумулятори. Натрій є значно доступнішим за літій, а його родовища розподілені по світу рівномірніше. Такі батареї мають меншу питому енергію, зате добре переносять мороз, швидко заряджаються й не потребують кобальту. Вони виглядають придатними для міського транспорту, електричних скутерів, стаціонарних накопичувачів енергії, де вага не така критична. Кілька китайських виробників уже запустили серійне виробництво натрій-іонних елементів.
З хімічними складами літій-іонних батарей також відбуваються зміни. Широко поширюються літій-залізо-фосфатні елементи, у яких немає нікелю й кобальту. Вони дешевші та довговічніші, хоча поступаються за густиною енергії. У кремнієвих анодах частину графіту замінюють кремнієм, щоб підвищити ємність. Літій-сірчані системи теоретично обіцяють дуже велику питому енергію, але поки що страждають від короткого терміну служби.
Окремий напрям пов’язаний зі стаціонарним зберіганням електроенергії для мереж. Вітрові й сонячні станції виробляють енергію нерівномірно, тому потрібні накопичувачі, що вирівнюють пікові навантаження. Тут важлять не вага й компактність, а ціна за цикл і термін служби. Проточні редокс-акумулятори, натрієві та залізо-повітряні рішення розглядаються саме для таких завдань.
Нарешті, зростає увага до переробки. Із відпрацьованих акумуляторів можна відновлювати літій, нікель і кобальт, що зменшує залежність від видобутку й навантаження на довкілля. Європейське законодавство вже встановлює вимоги до частки вторинних матеріалів у нових батареях. Якщо переробка стане економічно вигідною, вона може суттєво змінити сировинну картину галузі.
Загалом очікується не одна переможна технологія, а співіснування кількох рішень, кожне для своїх завдань: літій-залізо-фосфат для масових електромобілів, натрій для дешевих і холодостійких застосувань, твердотільні елементи для преміальних моделей, інші хімічні системи для мережевих накопичувачів.
