פחות זמן מתדלוק: הסוללות שיאפשרו להטעין רכבים חשמליים בשניות

לראשונה זה עשרות שנים, סוג חדש של סוללות עומד להגיע לשוק ממש בקרוב ואולי לשנות באופן משמעותי את חיינו. על הבשורה המחשמלת נלמד בעזרת Claude.

חוקרים פיתחו סוג חדש של סוללות בשם נתרן-יון, המסוגלת להיטען תוך שניות בלבד – מהירות גבוהה באופן אקספוננציאלי מטכנולוגיית הליתיום-יון שבה השתמשנו בעיקר ב-10 עד 20 השנים האחרונות (לאחר שבמחצית השנייה של המאה ה-20 השתמשנו בעיקר בניקל-מתכת-הידריד). מעבר לכך – לא מדובר בפיתוח תיאורטי בלבד, וחברה ראשונה לייצור מסחרי של הסוללות הללו כבר פתחה קווי ייצור.

המגבלות של סוללות ליתיום-יון בתחומים כמו זמן טעינה, אורך חיים וקיימות הניעו מחקר אינטנסיבי לנוסחאות כימיות אלטרנטיביות. סוללות נתרן-יון, שבהן מוחלף הליתיום בנתרן, שהוא חומר נפוץ הרבה יותר, נראות כאלטרנטיבה מובילה. עם זאת, אבות טיפוס קודמים של סוללות כאלו סבלו מיכולת אחסון אנרגיה נמוכה וטעינה איטית בהשוואה לליתיום-יון.

העיצוב החדש של סוללת נתרן-יון היברידית, שנחשף על ידי חוקרים מהמכון המתקדם למדע וטכנולוגיה של קוריאה (KAIST), משלב אנודות (הצד ה"חיובי") קונבנציונליות עם חומרים קתודיים (הצד ה"שלילי") בעלי הספק גבוה מחומרים מוליכי-על, כדי ליצור תא נתרן-יון עם מהירות טעינה שלא נראתה בעבר וצפיפות אנרגטית גבוהה.

אב הטיפוס הראשון השיג קיבולת יוצאת דופן של 247 וט"ש לק"ג תוך אספקת עד 34,748 וואט לק"ג – יותר מפי 100 מסוללות נתרן-יון קיימות. מעבר לכך, הסוללה שמרה על כוחה במשך יותר מ-5,000 מחזורי טעינה/פריקה, מה שמרמז שהיא יכולה לספק את תוחלת החיים הארוכה הנדרשת ליישומים כמו כלי רכב חשמליים ואגירת חשמל מאמצעי הפקה “ירוקים”. סוללות ליתיום-יון מסחריות רבות מתחילות להתקלקל לאחר 500 מחזורים בלבד.

אמנם, סוללות ליתיום עדיין מספקות צפיפות אנרגית גבוהה יותר מסוללות נתרן, אך משאבי הליתיום בעולם עומדים בפני קשיי אספקה, בעיות אתיות וסיכונים גיאופוליטיים. נתרן, לעומת זאת, נמצא בשפע פי 500-1000, וניתן לייצר סוללות נתרן-יון מחומרים כמו אלומיניום, ברזל ומנגן.

חברה אחת המנצלת את הפוטנציאל של נתרן-יון היא Natron Energy, שהחלה השבוע בייצור מסחרי של תאי סוללות נתרן מהירים במפעל חדש במישיגן. נייטרון טוענת כי כימיית האלקטרודה שלה, שמכילה מה שהיא קוראת להם "אלקטרונים כחולים פרוסים" (מלשון פרוסיה, הממלכה הטרום-גרמנית ששלטה על ברלין, שבה הומצא הצבע הכחול הכהה של האלקטרונים הללו), מאפשרת סוללות נתרן-יון הנטענות עד פי 10 מהר יותר מליתיום-יון תוך עמידה במעל 50,000 מחזורי טעינה.

"סוללות נתרן-יון מציעות עוצמה גבוהה יותר, טעינה מהירה יותר, מחזור חיים ארוך יותר וכימיה יציבה לחלוטין", אמר מייסד שותף של נאטרון, קולין ווסלס, בטקס גזירת הסרט של המפעל. עם זאת, בשל הצפיפות הנמוכה יותר מכוונת החברה בשלב זה בעיקר למרכזי שרתים ורכבים חשמליים, שבהם מהירות הטעינה חשובה לא פחות מאורך מחזור הסוללה. לדבריה, הסוללות יאפשרו טעינה של מכונית תוך דקות בודדות, וטעינה חלקית המספיקה לנסיעות קצרות תוך שניות.