סוללות נתרן-יון הופכות לאלטרנטיבה משנת-משחק לסוללות ליתיום-יון של היום. דמיינו להפעיל את הרכב או הבית שלכם עם אותו נתרן שנמצא במלח שולחן – זו ההבטחה של הטכנולוגיה החדשה הזו. עם עליית מחירי הליתיום בשנים האחרונות וגידול בחששות לגבי שרשראות האספקה, העניין בסוללות מבוססות נתרן זינק. סוללות אלו מציעות את האפשרות המפתה של עלויות נמוכות יותר, בטיחות משופרת, ושימוש בחומרים בשפע, מה שמוביל רבים לשאול: האם סוללות נתרן-יון יכולות לחולל מהפכה באחסון אנרגיה וברכבים חשמליים?
בדו"ח מקיף זה נסביר מהן סוללות נתרן-יון וכיצד הן פועלות, נשווה את היתרונות והחסרונות שלהן לסוללות ליתיום-יון, נבחן יישומים עכשוויים (מרכבים חשמליים ועד אגירת חשמל לרשת), ונדגיש את ההתפתחויות האחרונות נכון לאוגוסט 2025. נציג גם את החברות והחוקרים המרכזיים שמובילים את החדשנות בתחום הנתרן-יון, ונבחן את האתגרים העומדים בפני הרחבת הטכנולוגיה המבטיחה הזו.
מהן סוללות נתרן-יון?
סוללות נתרן-יון הן סוללות נטענות המשתמשות ביוני נתרן (Na⁺) לאגירה ולשחרור של אנרגיה, בדומה לאופן שבו סוללות ליתיום-יון משתמשות ביוני ליתיום. למעשה, מומחה מוביל אומר ש"טכנולוגיית נתרן-יון היא למעשה שיבוט של טכנולוגיית ליתיום-יון" physics.aps.org. מבחינה מבנית, הן פועלות באותו אופן: הסוללה כוללת שתי אלקטרודות (קתודה ואנודה) עם אלקטרוליט נוזלי ביניהן. כאשר הסוללה נטענת ופורקת, יוני הנתרן נעים הלוך ושוב בין האלקטרודות דרך האלקטרוליט, בעוד האלקטרונים זורמים דרך מעגל חיצוני כדי לספק חשמל physics.aps.org.
- קתודה (אלקטרודה חיובית): בדרך כלל עשויה מתרכובת המכילה נתרן. חוקרים פיתחו מספר סוגי חומרים לקתודה, כולל תחמוצות מתכת בשכבות מבוססות נתרן, תרכובות פוליאניוניות (כמו נתרן ונדיום פוספט), ואנלוגים של פרוסיאן בלו physics.aps.org. אלה דומים לתרכובות ליתיום קובלט או ליתיום ברזל המשמשות בסוללות ליתיום-יון, אך מותאמות לאירוח יוני נתרן.
- אנודה (אלקטרודה שלילית): לרוב עשויה מ"פחמן קשה", סוג של פחמן שיכול לקלוט יוני נתרן. (אנודות גרפיט טהור המשמשות בליתיום-יון אינן מתאימות לנתרן, ולכן משתמשים בפחמן קשה – פחמן לא מסודר – במקום זאת physics.aps.org.) האנודה סופגת יוני נתרן כאשר הסוללה נטענת, ומשחררת אותם במהלך הפריקה.
- אלקטרוליט: תמיסה נוזלית עם מלח נתרן (כגון נתרן הקספלואורופוספט) בממסים אורגניים, בדומה לאלקטרוליטים של סוללות ליתיום-יון physics.aps.org. האלקטרוליט מעביר יוני נתרן בין האנודה לקתודה אך חוסם אלקטרונים, מה שמאלץ את האלקטרונים לעבור דרך המעגל כדי לבצע עבודה שימושית.
איך זה עובד: בעת טעינה, מקור כוח חיצוני דוחף אלקטרונים לאנודה ומושך אותם מהקתודה. כדי לאזן את המטען, יוני נתרן מהקתודה נודדים דרך האלקטרוליט ומוחדרים לאנודת הפחמן. במהלך פריקה, התהליך מתהפך: יוני הנתרן עוזבים את האנודה וחוזרים לקתודה, בעוד שהאלקטרונים זורמים דרך המעגל כדי להפעיל מכשיר physics.aps.org. תנועת הכיסא-נדנדה הזו של יוני הנתרן היא למעשה אותו עיקרון שהפך את סוללות הליתיום-יון למוצלחות כל כך, רק שבמקום ליתיום משתמשים בנתרן כנושא המטען.
יתרונות סוללות נתרן-יון
למה כל ההתלהבות מהנתרן? סוללות נתרן-יון מביאות עמן מספר יתרונות פוטנציאליים לעומת טכנולוגיית ליתיום-יון המסורתית:
- חומרים זמינים וזולים: נתרן הוא אחד היסודות הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ – ניתן אפילו להפיק אותו ממי ים. לעומת זאת, ליתיום נדיר יחסית ומרוכז גאוגרפית. מומחים מציינים כי נתרן הוא נפוץ פי 1000 מליתיום בקרום כדור הארץ physics.aps.org. שפע זה מתורגם לעלויות חומרי גלם נמוכות יותר; עלות נתרן פחמתי נמוכה עד כדי $0.05 לקילוגרם, לעומת כ-$15 לקילוגרם עבור ליתיום פחמתי sodiumbatteryhub.com. בתיאוריה, זה עשוי להפוך את ייצור תאי נתרן-יון לזול בהרבה כאשר הטכנולוגיה תבשיל. בנוסף, קתודות של נתרן-יון משתמשות לעיתים קרובות במתכות זולות כמו ברזל ומנגן במקום קובלט או ניקל היקרים. “סוללות נתרן-יון נמנעות משימוש בחומרים נדירים ובעייתיים סביבתית כמו קובלט וניקל,” מה שמפחית את התלות במינרלים קריטיים sodiumbatteryhub.com. שיפור הבטיחות (סיכון מופחת לשריפה): כימיית נתרן-יון עשויה להפחית את הסיכון לשריפות ובריחה תרמית שלעתים פוגעות בסוללות ליתיום. מומחי תעשייה מציינים כי סוללות נתרן-יון יציבות יותר בטמפרטורות גבוהות והציגו ביצועים טובים יותר במבחני חדירה ומעיכה energy-storage.news. התאים פחות נוטים להיווצרות דנדריטים ולהתחממות-יתר שיכולים לגרום לשריפות בסוללות ליתיום. ברכבים חשמליים, הפוטנציאל להפחתת סיכון לשריפה הוא נקודת מכירה מרכזית reuters.com. יצרן סוללות סיני אף דיווח כי חבילות נתרן-יון שלו עמדו במבחני התעללות (כמו ניקוב) בצורה בטוחה יותר מאשר חבילות ליתיום רגילות energy-storage.news.
- טעינה מהירה ועוצמה גבוהה: למרות השימוש ביון כבד יותר, תאי נתרן-יון יכולים להציע עוצמה מצוינת ומהירויות טעינה גבוהות. ליוני נתרן יש ענן מטען חשמלי "מפוזר" יותר מאשר לליתיום, מה שמאפשר להם להחליק דרך חומרי הסוללה מהר יותר physics.aps.org. משמעות הדבר היא שסוללות נתרן-יון יכולות לספק זרם גבוה (להאצה או משיכת עוצמה גבוהה) ולהיטען במהירות. ז'אן-מארי טארסקון, חלוץ מחקר הסוללות, מסביר כי יון הנתרן הגדול יותר יכול לנוע במהירות בשל פיזור המטען שלו, מה שעשוי לאפשר עוצמה גבוהה יותר וטעינה מהירה יותר לעומת ליתיום-יון physics.aps.org. למעשה, סוללת נתרן-יון שפותחה בצרפת לכלי עבודה נטענים יכולה להיטען בפחות מ-5 דקות ולעמוד באלפי מחזורי טעינה physics.aps.org, מה שמדגים את יכולת העוצמה הגבוהה. טעינה מהירה כזו עשויה להיות יתרון גדול לרכבים חשמליים ולמכשירים.
- ביצועים טובים יותר בטמפרטורות קרות: משתמשים באקלים קרים יודעים שסוללות ליתיום מאבדות ביצועים במזג אוויר קפוא. לכימיית נתרן-יון יש יתרון גם כאן. אבות-טיפוס הראו יכולת לעבוד בקור קיצוני (עד מינוס 20°C ואפילו מינוס 40°C) עם פחות אובדן קיבולת sodiumbatteryhub.com. עמידות זו בטמפרטורות נמוכות עשויה להפוך את סוללות הנתרן לאידיאליות ליישומים חיצוניים ולשימוש חורפי, שם סוללות ליתיום מתקשות.
- פוטנציאל אורך חיים ארוך: נתונים ראשוניים מצביעים על כך שסוללות נתרן-יון יכולות להיות עמידות מאוד. עיצובים מסוימים, במיוחד כאלה המשתמשים בחומרי אלקטרודה מסוג פרוסיאן בלו, השיגו אורך חיים מרשים – אלפי ואף עשרות אלפי מחזורי טעינה/פריקה תוך שמירה על רוב הקיבולת שלהן sodiumbatteryhub.com. לדוגמה, כימיה מסחרית אחת של תא נתרן-יון מציעה מעל 7,000 מחזורים (אורך חיים של 20 שנה) עם שמירה על 80% קיבולת sodiumbatteryhub.com, הרבה מעבר לאורך החיים של סוללת ליתיום-יון טיפוסית בשימוש מחזורי עמוק. אורך חיים כזה אטרקטיבי במיוחד לאחסון אנרגיה נייח ולשימושים נוספים בהם הסוללה נטענת ומתרוקנת מדי יום.
- קיימות סביבתית: מעבר ליתרונות בהשגת חומרי גלם, ייתכן שסוללות נתרן-יון ירוקות יותר לייצור ולסילוק. הן משתמשות בחומרים לא רעילים (ללא קובלט, ללא מלחי ליתיום) ועשויות לפשט את תהליך המיחזור, שכן מלחי נתרן קלים יותר לטיפול. אמנם ייצור סוללות נתרן כיום עדיין לא אופטימלי, אך מומחים משוכנעים שעם הגדלת הייצור, לנתרן-יון תהיה ביצועים סביבתיים כוללים אף טובים יותר ממערכות ליתיום physics.aps.org. השפעה סביבתית נמוכה יותר והעלמת כרייה בעייתית אתית (כמו קובלט באיזורי סכסוך) מעניקים לנתרן יתרון מוסרי.
בקצרה, טכנולוגיית נתרן-יון מבטיחה סוללה זולה, בטוחה וברת קיימא יותר. כפי שמסביר פרופסור טארסקון, רבים רואים ב"טכנולוגיה ירוקה" זו "מקום בעתיד" של אחסון האנרגיה physics.aps.org.
חסרונות ואתגרים של נתרן-יון (לעומת ליתיום-יון)
אם סוללות נתרן-יון כל כך טובות, מדוע הן לא בכל מקום עדיין? האמת היא שלטכנולוגיית נתרן-יון עדיין יש מגבלות חשובות והיא מנסה להדביק את הפער מול ליתיום-יון במספר תחומים:
- צפיפות אנרגיה נמוכה יותר: החיסרון הגדול ביותר הוא שתאי נתרן-יון פשוט לא יכולים לאגור אותה כמות אנרגיה למשקל או לנפח כמו תאי ליתיום-יון – לפחות עדיין לא. מבחינה כימית, לנתרן יש מתח חשמלי נמוך יותר ומסה אטומית גבוהה יותר מלליתיום, מה שמוביל לסוללות שצפיפות האנרגיה שלהן נמוכה בכ-20–30% בממוצע physics.aps.org. במונחים מעשיים, סוללת נתרן-יון בגודל נתון תספק פחות קילומטרים לנסיעה או שעות שימוש במכשיר לעומת סוללת ליתיום בגודל דומה. טארסקון מציין בכנות שמבחינת טווח נסיעה, "נתרן לא יכול לנצח את ליתיום" physics.aps.org. המשמעות של תכולת האנרגיה הנמוכה הזו היא שנדרשות סוללות כבדות או מגושמות יותר כדי להשיג את אותו טווח או זמן פעולה, וזהו גורם קריטי ברכבים חשמליים (EVs) שבהם משקל ומקום הם משאב יקר.
- משקל כבד יותר: מכיוון שאטומי נתרן כבדים פי שלושה מאטומי ליתיום ונדרש יותר חומר כדי לפצות על צפיפות האנרגיה הנמוכה, חבילות נתרן-יון ישקלו יותר עבור אותה קיבולת. זה מפחית את יעילות הרכב ומהווה אתגר מרכזי לרכבים חשמליים בעלי ביצועים גבוהים. אמנם זה לא בעיה באחסון נייח, אך ברכבים כל קילוגרם נוסף משמעותי.
- טכנולוגיה בראשיתית ואתגרי ייצור המוני: סוללות ליתיום-יון נהנות מ-יותר מ-30 שנות פיתוח וכלכלות גודל עצומות. נתרן-יון היא טכנולוגיה חדשה יחסית מבחינת מסחור – רק בשנים האחרונות החלו חברות בייצור ניסיוני. נכון ל-2025, תאי נתרן-יון מיוצרים בעיקר במנות קטנות או בקווי הדגמה, ולכן העלויות עדיין אינן נמוכות יותר מליתיום-יון. ניתוח של סטנפורד מצא ש-למרות שחומרי הגלם זולים יותר, סוללות נתרן כיום עדיין עשויות לעלות יותר ליחידת אנרגיה מסוללות ליתיום בגלל צפיפות האנרגיה הנמוכה וייצור לא בשל news.stanford.edu. השגת שוויון בעלויות תדרוש פריצות דרך טכנולוגיות נוספות והגדלת הייצור (כדי להוריד עלויות ליחידה). בקיצור, כלכלות הגודל עדיין לא שם.
- יישומים ראשוניים מוגבלים: בשל הגורמים הנ"ל, נתרן-יון עדיין אינו תחליף מיידי לכל שימושי הליתיום-יון. הדור הראשון של סוללות נתרן כוון ליישומים נישתיים או זולים (כמו קורקינטים חשמליים, רכבים חשמליים בסיסיים או אגירת חשמל לרשת) ולא לרכבים חשמליים יוקרתיים או סמארטפונים. יידרשו זמן ומחקר ופיתוח כדי לשפר את צפיפות האנרגיה כך שנתרן-יון יוכל להתחרות באלקטרוניקה מתקדמת או ברכבים ארוכי טווח. האימוץ התעשייתי עשוי להיות איטי עד שהביצועים ישתפרו משמעותית או שמחירי הליתיום יזנקו שוב.
- אתגרי שרשרת אספקה וחומרי גלם: למרות שנתרן עצמו מצוי בשפע, סוללות נתרן-יון עדיין דורשות חומרים נוספים (אנודות פחמן, אלקטרוליטים ייחודיים, מינרלים לקתודה). חלק מהקתודות המובילות לנתרן משתמשות ביסודות נדירים או יקרים כמו ונדיום או ניקל, מה שעלול לסבך את הנרטיב של "זול ובשפע" news.stanford.edu. לדוגמה, אחת הקתודות בעלות הביצועים הגבוהים היא נתרן-ונדיום-פוספט – יעילה אך תלויה בונדיום. חוקרים פועלים להוציא חומרים יקרים ולהסתמך רק על כאלה שבאמת מצויים בשפע (ברזל, מנגן וכו') news.stanford.edu. בנוסף, יש לפתח שרשראות אספקה חדשות עבור פחמן קשיח בדרגת סוללה ורכיבים ייחודיים נוספים לנתרן, שכן שרשרת האספקה של סוללות ליתיום אינה ניתנת למיחזור ישיר עבור נתרן בכל המקרים. הרחבת שרשראות אספקה אלו תדרוש השקעה וזמן, אם כי למרבה המזל, חלק גדול מהציוד הקיים לייצור ליתיום-יון ניתן להתאמה לתאי נתרן-יון energy-storage.news.
- טביעת רגל פחמנית התחלתית גבוהה יותר: באופן פרדוקסלי, סוללות נתרן-יון כיום עלולות להיות בעלות טביעת רגל פחמנית גבוהה יותר בייצור לכל קוט"ש לעומת ליתיום-יון. זאת משום שבניית סוללת נתרן עם צפיפות אנרגיה נמוכה יותר מחייבת שימוש ביותר חומר כדי לאחסן אותה כמות אנרגיה, מה שמוביל כיום לפליטות גבוהות יותר בתהליך הייצור physics.aps.org. ניתוח מחזור חיים הראה שתאי נתרן-יון פולטים יותר גזי חממה בייצור מאשר סוללת ליתיום-יון שוות ערך, בעיקר בשל המסה הגדולה יותר של חומרים נדרשים physics.aps.org. עם זאת, צפוי שדבר זה ישתפר ככל שהעיצובים יהפכו ליעילים יותר. אנליסט אחד ציין שמדובר ב"תמונת מצב נוכחית" ושבאופטימיזציה, סוללות נתרן עשויות להגיע לקיימות כוללת טובה יותר ממערכות ליתיום physics.aps.org.
למרות האתגרים הללו, חוקרים ומובילי תעשייה נשארים אופטימיים שניתן לסגור פערים רבים. שירלי מֶנג, פרופסורית באוניברסיטת שיקגו שעוסקת בסוללות כבר 20 שנה, מצפה להתקדמות מהירה כעת כשמוצרי נתרן-יון מגיעים לשוק. "אין לי ספק שהסוללות הטובות ביותר מבוססות נתרן-יון יעבדו טוב כמו סוללות ליתיום-יון בפחות מ-10 שנים," אומרת מֶנג physics.aps.org. הקונצנזוס הוא שסוללות נתרן-יון לא יחליפו לחלוטין את סוללות הליתיום-יון, אך אין בכך צורך – גם אם יתפסו נישות מסוימות וחצי מהשוק, זו תהיה הצלחה אדירה. למעשה, מייסד CATL רובין זנג הציע שסוללות נתרן-יון עשויות לתפוס עד 50% מנתח השוק של סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP) הזולות יותר בעתיד reuters.com. המרוץ כעת הוא ללטש את הטכנולוגיה ולהגדיל את הייצור כדי לממש את ההבטחה של נתרן-יון.
יישומים ושימושים נוכחיים
סוללות נתרן-יון התקדמו במהירות מאבות-טיפוס במעבדה ליישומים בעולם האמיתי. למרות שהן עדיין בשלבי התהוות, הן כבר נמצאות בפיילוט במספר מגזרים חשובים:
רכבים חשמליים (EVs)
מכוניות חשמליות ורכבים אחרים הם יעד טבעי לסוללות נתרן-יון, בזכות יתרונות העלות והבטיחות שלהן. הרכבים החשמליים הראשונים עם נתרן-יון כבר הושקו בסין. בשנת 2023, יצרנית הרכב הסינית JAC, בשותפות עם חברת הסוללות HiNa, חשפה רכב חשמלי קומפקטי בשם Hua Xianzi, המונע על ידי סוללת נתרן-יון sodiumbatteryhub.com. רכב חמישה מושבים זה מסוגל לנסוע למעלה מ-155 מייל (250 ק"מ) לטעינה, ומוכיח שטכנולוגיית נתרן-יון יכולה להניע רכב שימושי sodiumbatteryhub.com. למרות שטווח הנסיעה שלו צנוע ביחס לסטנדרטים של רכבים חשמליים כיום, הוא מדגיש את הפוטנציאל של סוללות נתרן לרכבים עירוניים חסכוניים. HiNa מתמקדת ביישומים כאלה כבר שנים (כולל אוטובוסים חשמליים ורכבים איטיים) ואפילו בנתה את קו הייצור הראשון בעולם לחומרי סוללות נתרן-יון sodiumbatteryhub.com.
יצרניות רכב נוספות הולכות בעקבותיה. Chery Automobile (יצרנית רכב סינית נוספת) הודיעה על תוכניות להשתמש בסוללות נתרן-יון של CATL בדגם עתידי physics.aps.org. וגם BYD, אחת מיצרניות סוללות הרכב החשמלי הגדולות בעולם, משקיעה בנתרן-יון עבור מכוניות עירוניות קטנות ורכבים דו-גלגליים. BYD צופה שחבילות נתרן-יון עשויות להיות זולות ב-15–30% מחבילות ליתיום-יון LFP עד 2025, מה שהופך אותן לאידיאליות לרכבים חשמליים זולים energy-storage.news. צפיפות האנרגיה הנמוכה יותר אומרת שסוללות אלו מיועדות בתחילה לרכבים קטנים יותר או דגמים לטווח קצר, שבהם אין צורך בסוללה גדולה physics.aps.org. כפי שציין דובר CATL, שוק היעד הראשון לנתרן-יון ברכבים חשמליים יהיה כנראה "מכוניות קטנות יותר ורכבים דו-גלגליים" שבהם דרישות הטווח נמוכות יותר physics.aps.org.חשוב לציין, שיתרונות הבטיחות והעלות של נתרן-יון הופכים אותו לאטרקטיבי לחשמול רכבים שמעדיפים מחיר ועמידות על פני טווח מקסימלי. לדוגמה, יש עניין בשימוש בסוללות נתרן ברכבי צי חשמליים, אוטובוסים או רכבי משלוחים איטיים שאינם דורשים טווח ארוך אך ירוויחו מעלויות נמוכות ומחיי מחזור ארוכים. אפילו רכבים דו-גלגליים וריקשות חשמליות במדינות מתפתחות עשויים לאמץ נתרן-יון, שכן שווקים אלו רגישים מאוד למחיר ודרישות הטווח בהם צנועות. דיווחים אף הציעו שטסלה עשויה לשקול סוללות נתרן-יון עבור רכב החשמל העממי העתידי שלה ב-25,000 דולר, כדי לעמוד ביעדי עלות אגרסיביים sodiumbatteryhub.com. (טסלה לא אישרה זאת, אך עצם קיומה של ספקולציה כזו מראה את רמת העניין התעשייתי בטכנולוגיית הנתרן.)
אגירת אנרגיה לרשת
חוות סוללות הנתרן-יון הגדולה בעולם – מערכת אגירת אנרגיה של 100 מגה-ואט-שעה במחוז חוביי, סין – נכנסה לפעולה באמצע 2024 כחלק ממאמצים לגוון את אגירת האנרגיה ברשת מעבר לליתיום energy-storage.news. כל מכולה מכילה מתלי סוללות נתרן-יון לאגירת אנרגיה מתחדשת ולספק כוח גיבוי.
תוצאות ראשוניות מעודדות: מערכת הנתרן בהוביי הראתה יעילות מחזורית גבוהה ועמידות בטמפרטורות קיצוניות, על פי מהנדסי התפעול energy-storage.news. התאים שלה גם עברו בהצלחה מבחני בטיחות ללא תקלות (שיקול מרכזי עבור סוללות רשת שעשויות להיות ממוקמות ליד קהילות) energy-storage.news. האסטרטגיה של סין כאן היא אסטרטגית: בעוד שהמדינה שולטת כיום בייצור סוללות ליתיום, יש לה רק כ-6% ממשאבי הליתיום העולמיים energy-storage.news. לעומת זאת, יש לה שפע של חומרי גלם לסוללות נתרן (כמו נתרן, ברזל וכו'). בהשקעה בסוללות נתרן-יון, סין מגנה על עצמה מפני מחסור אפשרי בליתיום או הגבלות גיאופוליטיות, ומבטיחה שהתרחבות אגירת האנרגיה לא תוגבל על ידי אספקת ליתיום energy-storage.news. מנכ"ל HiNa, לי שוג'ון, חוזה באומץ שעד 2030 תיווצר "תעשיית סוללות נתרן-יון בהיקף טרה-ואט-שעה" energy-storage.news – במילים אחרות, סוללות נתרן עשויות להגיע להיקפי ייצור שנתיים של טרה-ואט-שעה, ולתמוך בפריסות רשת רחבות היקף.
מעבר לסין, סוללות נתרן-יון מתחילות להיכנס גם למוצרים נוספים לאחסון אנרגיה נייח. בארה"ב, Natron Energy מסחרה סוללות נתרן-יון (המבוססות על כימיית אלקטרודה של פרוסי כחול) לגיבוי חשמל במרכזי נתונים ולשימושים תעשייתיים. הסוללות של Natron, למרות צפיפות אנרגיה נמוכה יותר, מצטיינות בטעינה מהירה ובאורך חיים ארוך – הן יכולות להיות מוטענות במלואן תוך 15 דקות ולעבור עשרות אלפי מחזורי טעינה fossforce.com, businesswire.com. זה הופך אותן לאידיאליות עבור מערכות חשמל קריטיות שדורשות תגובה מיידית ומחזורי טעינה תכופים (כמו ייצוב הספק חשמל מתחדש או גיבוי לחוות שרתים). למעשה, בשנת 2022 Natron פתחה את מפעל הייצור ההמוני הראשון בצפון אמריקה לסוללות נתרן-יון במישיגן natron.energy, וחברות כמו יונייטד איירליינס השקיעו ב-Natron כדי להשתמש בסוללות שלה להחשמול ציוד קרקע בשדות תעופה natron.energy. באירופה, סטארט-אפים כמו Altris (שוודיה) משתפים פעולה עם התעשייה (למשל, חברת ההנדסה Fluor) להקמת מתקן הייצור הגדול הראשון לסוללות נתרן-יון באזור sodiumbatteryhub.com, במטרה לספק סוללות לאחסון רשת החשמל.בהתחשב בעלות הנמוכה למחזור ובבטיחות, סוללות נתרן-יון צפויות למלא תפקיד משמעותי בבום אחסון האנרגיה המתחדשת. ניתן להתקין אותן בחוות סוללות גדולות כדי להעביר אנרגיה סולארית לשעות הלילה, לתמוך ברשת בשעות שיא הביקוש, ולספק גיבוי חשמל ללא חשש משריפות כמו בליתיום. חברות חשמל ומפתחי פרויקטים עוקבים מקרוב אחרי פרויקטי נתרן בסין, ותוכניות פיילוט מתחילות גם במקומות אחרים (למשל, הודו מבצעת ניסויים לאחסון סוללות נתרן-יון ברשת שלה). אחסון ארוך טווח הוא זווית נוספת: כימיות נתרן חדשניות (כמו סוללות נתרן-ברזל) נבחנות עבור אורך חיים ארוך במיוחד, במטרה לאחסן אנרגיה ל-8+ שעות בצורה כלכלית sodiumbatteryhub.com. כל זה מצביע על כך שאחסון נייח עשוי להיות התחום הראשון בו סוללות נתרן-יון יזכו לאימוץ נרחב.
שימושים מתפתחים נוספים
מחוץ לרכבים ואחסון רשת, סוללות נתרן-יון מוצאות אימוץ ראשוני במספר תחומים נוספים:
- כוח נייד ואלקטרוניקה: אל תצפו לראות סוללות נתרן-יון בסמארטפון שלכם בקרוב (התאים עדיין גדולים מדי לאלקטרוניקה ניידת מתקדמת). עם זאת, כבר קיימים אבות-טיפוס של סוללות גיבוי נתרן-יון ואחסון אנרגיה זול לשימוש צרכני. לדוגמה, סטארט-אפ בסין השיק לאחרונה סוללת גיבוי USB נתרן-יון – היא מגושמת יותר מליתיום אך נטענת במהירות ובטוחה מאוד (לא תתחמם בכיס). אלו מוצרים נישתיים, אך הם מדגימים אפשרויות לאלקטרוניקה צרכנית, במיוחד אם צפיפות האנרגיה תשתפר. באזורים שבהם המחיר הוא קריטי, ייתכן שבעתיד מחשבים ניידים או גאדג'טים ישתמשו בנתרן-יון אם יוכלו לשאת מעט יותר משקל.
- כלי עבודה וציוד: אחד המוצרים המסחריים הראשונים שהשתמשו בסוללת נתרן-יון היה למעשה מקדחה אלחוטית. בשנת 2022, החברה הצרפתית Tiamat (בהובלת ד"ר טאראסקון) סיפקה סוללות נתרן-יון למקדחה שנטענת בפחות מ-5 דקות ומחזיקה מעל 5,000 מחזורי טעינה physics.aps.org. כלי כזה מראה שנתרן-יון מסוגל לספק פרצי כוח גבוהים וטעינה מהירה – תכונות אטרקטיביות לכלי עבודה תעשייתיים ובנייה שצריכים להיטען במהירות. ייתכן שנראה יותר כלי עבודה, מכסחות דשא או קורקינטים חשמליים המשתמשים בסוללות נתרן בשנים הקרובות, במיוחד בשווקים מקצועיים שמעריכים אורך חיים ארוך של הסוללה.
- ניידות חשמלית איטית: מעבר למכוניות, סוללות נתרן-יון מתאימות מאוד לאופניים חשמליים, קורקינטים חשמליים ותלת-אופניים. כלי רכב חשמליים קלים אלו משתמשים בדרך כלל בסוללות קטנות יותר (כך שהמשקל הנוסף נסבל) והם רגישים מאוד למחיר בשווקים כמו הודו, דרום-מזרח אסיה ואפריקה. הדגמים הראשונים של דו-גלגליים חשמליים עם סוללת נתרן-יון צפויים בקרוב. לדוגמה, חברת Reliance Industries מהודו (שרכשה את Faradion הבריטית) בוחנת חבילות סוללה נתרן-יון ניתנות להחלפה לקורקינטים וריקשות חשמליים sodiumbatteryhub.com. תחנות סוללה ניתנות להחלפה כאלה עשויות להוזיל את העלות הראשונית של רכבים חשמליים ולנצל את יכולת הטעינה המהירה של נתרן. באופן דומה, החברה הסינית BYD משתפת פעולה עם Huaihai לפיתוח סוללות נתרן-יון לרכבי עיר קלים ואופניים חשמליים sodiumbatteryhub.com.
- תעופה ותחבורה נישתית: מתבצע אף מחקר לשימוש בסוללות מבוססות נתרן בתחומים נישתיים כמו תעופה חשמלית (בצורות היברידיות) או כמאריכי טווח. אלו ניסיוניים, אך יישומים יצירתיים (למשל, סוללת נתרן-אוויר היברידית שנבדקת למטוסים sodiumbatteryhub.com) מצביעים על רוחב המחקר בתחום האלקטרוכימיה של נתרן.
בסך הכל, סוללות נתרן-יון עוברות מהמעבדה לעולם האמיתי. מקרי השימוש הראשוניים מתמקדים ביישומים הרגישים לעלות ומעדיפים בטיחות: חשבו על אגירת אנרגיה לרשת, רכבי צי, רכבי חשמל בסיסיים ומכשירים שבהם צפיפות אנרגיה גבוהה במיוחד אינה קריטית. ככל שהטכנולוגיה תשתפר, נוכל לצפות להתרחבותה לאלקטרוניקה מיינסטרימית יותר ולרכבים ארוכי טווח. אך גם בטווח הקצר, נתרן-יון מוכיח את ערכו באזורים שבהם ליתיום-יון אולי אינו אידיאלי בשל עלות או בטיחות.
חברות מרכזיות ומחקר המניעים את פיתוח סוללות נתרן-יון
הדחיפה לסוללות נתרן-יון הפכה למאמץ עולמי, הכולל יזמי סטארט-אפ, מעבדות אקדמיות וחלק מיצרניות הסוללות הגדולות בעולם. הנה כמה מהשחקנים המרכזיים והתורמים בנוף סוללות הנתרן-יון:
- Contemporary Amperex Technology Co. (CATL) – ענקית הסוללות הסינית: CATL היא יצרנית סוללות הרכב החשמלי הגדולה בעולם (מספקת בין היתר לטסלה) וחלוצה בתחום הנתרן-יון. בשנת 2021, CATL הייתה החברה הגדולה הראשונה שהציגה אבטיפוס של סוללת נתרן-יון reuters.com. מאז פיתחו דור שני של תא נתרן-יון (במותג "Naxtra") עם צפיפות אנרגיה של כ-160–175 Wh/kg reuters.com, כמעט ברמה של תאי ליתיום-ברזל-פוספט. CATL מתכננת להתחיל בייצור המוני של סוללות נתרן-יון עד דצמבר 2025 reuters.com. רובין זנג (מייסד CATL) אופטימי לגבי נתרן-יון, ורואה בו פוטנציאל להשתלט על נתח שוק משמעותי מסוללות ליתיום LFP reuters.com. CATL גם פורצת דרך בגישת "כימיה כפולה" – שילוב תאי נתרן-יון וליתיום-יון באותו מארז סוללה כדי לנצל את היתרונות של כל אחד. זה עשוי לצמצם את טווח הנסיעה הנמוך של נתרן תוך חיסכון בעלויות. כמובילת התעשייה, הדחיפה האגרסיבית של CATL מעניקה אמינות רבה לטכנולוגיית נתרן-יון.
- סוללת HiNa – חלוצים בסין: HiNa (המוכרת גם בשם Zhongke Haina) היא סטארט-אפ סיני שצמח מהאקדמיה הסינית למדעים ומוקדש אך ורק לסוללות נתרן-יון. הם עוסקים בכך כבר עשור והשיגו מספר ראשוניות: קו ייצור פיילוט ראשון, פריסה ראשונה ברכבים חשמליים (רכב JAC), ואספקה לפרויקט רשת הנתרן הגדול בעולם sodiumbatteryhub.com, energy-storage.news. HiNa מייצרת פורמטים שונים של תאים (גליליים, פאוץ', פריזמטיים) ומגדילה את הייצור. התמיכה של ממשלת סין בפרויקטים כמו חוות האחסון של Datang מצביעה על אמון בטכנולוגיה של HiNa. עבודתה של HiNa מתמקדת בחומרים זולים (הם משתמשים בקתודות פרוסיאן בלו ופחמן קשיח) והם טוענים שפתרו בעיות ביצועים קודמות. המנהל הכללי שלהם, לי שוג'ון, הוא מהתומכים הבולטים בעולם בסוללות נתרן-יון energy-storage.news.
- BYD וחברות סיניות נוספות: מלבד CATL ו-HiNa, כמעט כל יצרנית סוללות סינית גדולה מפעילה תוכנית נתרן-יון. BYD, באמצעות מיזם משותף עם Huaihai, מקימה ייצור סוללות נתרן המיועד לרכבים חשמליים קטנים. Farasis Energy, יצרנית סוללות סינית נוספת, הודיעה על תוכניות נתרן-יון ועל עסקאות אב-טיפוס לרכבים physics.aps.org. חברות כמו CNGR ו-Great Wall השקיעו בייצור חומרי גלם לסוללות נתרן. אפילו תקן לאומי סיני לסוללות נתרן-יון נקבע ב-2023 sodiumbatteryhub.com, מה שמסמן תמיכה ממשלתית. בקיצור, סין כולה הולכת בכל הכוח על נתרן-יון, ומשקיעה רבות כדי למסחר אותו כהשלמה לליתיום.
- Faradion (בריטניה/הודו): Faradion הייתה אחת מהסטארט-אפים המערביים הראשונים (הוקמה ב-2010 בבריטניה) שעסקו בסוללות נתרן-יון. הם פיתחו אנודה פחמן וקתודה ייחודיות שהשיגו צפיפות אנרגיה מכובדת (~140 Wh/kg) וחיי מחזור טובים. ב-2022, Reliance Industries מהודו רכשה את Faradion ב-135 מיליון דולר, במטרה לייצר סוללות נתרן-יון בהיקף רחב בהודו sodiumbatteryhub.com. Reliance (קונגלומרט אנרגיה גדול) מתכננת להשתמש בטכנולוגיה של Faradion לכל דבר, מאחסון רשת ועד סוללות לרכבי דו ותלת-גלגליים בשוק הענק של הודו. הם אף בודקים חבילות סוללה נתרן נשלפות לקורקינטים חשמליים כפי שצוין. הצוות של Faradion, שכיום פועל תחת Reliance, הוא שחקן מרכזי למעקב, שמגשר בין חדשנות בריטית לדחיפת הייצור של הודו.
- Natron Energy (ארה"ב): Natron היא חברה בעמק הסיליקון המתמקדת בכימיה ייחודית של סוללות נתרן-יון מסוג פרוסיאן בלו. במקום להתחרות בצפיפות אנרגיה, הסוללות של Natron נטענות במהירות עליונה ובעלות אורך חיים קיצוני, מה שהופך אותן למושלמות עבור מרכזי נתונים, גיבוי טלקום והספקה תעשייתית. הם משכו השקעות מענקיות כמו שברון ויונייטד איירליינס natron.energy. Natron פתחה מתקן ייצור במישיגן – מה שהופך אותה ליצרנית התאים המסחרית הראשונה של נתרן-יון בארה"ב natron.energy. הם מתרחבים לשווקים כמו תמיכה במטעני רכב חשמלי מהירים (סוללות באפר) ומקווים להתרחב לרמות גיגפקטורי עד סוף שנות ה-2020 fossforce.com. ההצלחה של Natron עשויה לעורר עניין אמריקאי נוסף בנתרן-יון, במיוחד עבור רשת החשמל ושימושים צבאיים שבהם הבטיחות קריטית.
- Tiamat (צרפת): Tiamat, שהוקמה במשותף על ידי פרופסור טארסקון, היא סטארט-אפ צרפתי העובד על סוללות נתרן-יון בהספק גבוה. הם מתמקדים בקתודה פוליאניונית (נתרן ונדיום פלואורופוספט) שמספקת הספק מצוין ואורך חיים טוב physics.aps.org. התאים של Tiamat שימשו במקדחה הראשונה בעולם עם סוללת נתרן, והם ממשיכים לשפר את הכימיה. למרות גודלה הקטן, Tiamat מייצגת את עוצמת המחקר האירופית בתחום הסוללות. האיחוד האירופי גם מימן מו"פ בתחום נתרן-יון דרך פרויקטים וקונסורציומים (לדוגמה, פרויקט NAIMA כלל מספר מעבדות וחברות אירופיות ששיתפו פעולה בפיתוח סוללות נתרן).
- מעבדות מחקר אקדמיות: אוניברסיטאות רבות ומעבדות לאומיות מקדמות את מדע הסוללות מבוססות נתרן-יון. בארה"ב, קונסורציום של משרד האנרגיה בשווי 50 מיליון דולר בשם LENS (המעבדה לאגירת אנרגיה וקיימות) הושק כדי להאיץ את המחקר בתחום סוללות נתרן-יון sodiumbatteryhub.com. הדבר כולל מוסדות כמו אוניברסיטת פלורידה סטייט, סטנפורד (SLAC) ואחרים, העובדים על פריצות דרך בחומרים. בסין, האקדמיה הסינית למדעים ואוניברסיטאות מקדישות צוותים שלמים לאלקטרודות ואלקטרוליטים של נתרן-יון. באירופה יש חוקרים מובילים בספרד, צרפת, בריטניה וגרמניה הדוחפים את הגבולות (למשל, ICMM הספרדית פיתחה קתודה בת-קיימא חדשה, והמכון פראונהופר בגרמניה בוחן סוללות נתרן מוצק-מצב sodiumbatteryhub.com). קהילת המחקר בוחנת רעיונות מהדור הבא כמו סוללות נתרן-מתכת ללא אנודה, נתרן-יון מוצק-מצב, ואלקטרוליטים חדשניים לשיפור הביצועים sodiumbatteryhub.com. החדשנות המתמשכת הזו חיונית לפתרון המגבלות הנוכחיות.
- שחקנים בולטים נוספים: Altris משוודיה (מייצרת חומרים לקתודה מבוססי ברזל ומשתפת פעולה בהנדסת ייצור), Aquion (חברה אמריקאית שכבר אינה פעילה, שייצרה סוללות נתרן-יון מימיות לשימוש מחוץ לרשת, והטכנולוגיה שלה נבחנת מחדש), Zooline (Zoolnasm) מסין (שחקן חדש שגייס 42 מיליון דולר לייצור סוללות נתרן-יון sodiumbatteryhub.com), וסטארט-אפים שונים בהודו (למשל, חברת בת של IIT שמפתחת תאי נתרן נטענים במהירות sodiumbatteryhub.com). אפילו חברות גדולות כמו Stellantis (יצרנית הרכב) הביעו עניין – Stellantis Ventures השקיעה בסטארט-אפ סוללות נתרן כדי לגוון את אספקת הסוללות לרכבים חשמליים בעתיד. בינתיים, מומחי הסוללות לשעבר של טסלה השיקו מיזמים המתמקדים בפתרונות נתרן-יון, מתוך הכרה בפוטנציאל השוק sodiumbatteryhub.com.
יחד, החברות והצוותים הללו יוצרים אקוסיסטם תוסס אשר מביא במהירות את סוללות הנתרן-יון לשוק. מאסיה, דרך אירופה ועד אמריקה, מושקעים משאבים משמעותיים במחקר ופיתוח, הקמת קווי פיילוט והתחלת תכנון ייצור המוני. התחרות והשת"פ בין השחקנים הללו מאיצים את קצב השיפורים. כפי שאמר אחד מהעוקבים בתעשייה, 2025 מסתמנת כ"שנת סוללת הנתרן-יון", עם עוד מוצרים והכרזות בקצב מהיר.
חדשות ופיתוחים אחרונים (2024–2025)
תחום סוללות הנתרן-יון מתחמם עם שלל הכרזות, השקעות ואבני דרך טכנולוגיות. להלן סיכום ההתפתחויות הבולטות ביותר לאחרונה, נכון לאוגוסט 2025:
- אפריל 2025 – CATL חושפת את סוללת הדור השני "Naxtra": ענקית הסוללות הסינית CATL השיקה מותג סוללות נתרן-יון חדש בשם Naxtra, והודיעה כי הייצור ההמוני יחל ב-דצמבר 2025 reuters.com. תאי Naxtra הראשונים יהיו בעלי צפיפות אנרגיה של כ-175 Wh/kg – כמעט כמו סוללות ליתיום LFP הנפוצות ברכבים חשמליים רבים reuters.com. CATL גם חשפה תכנית לשימוש במערכת סוללות כפולה (בדומה לשני מנועים במטוס) המשלבת חבילות נתרן-יון עם חבילות ליתיום כדי לשפר את הביצועים והבטיחות הכוללים reuters.com. אוויאנג צ'ויינג, סגן נשיא למחקר ופיתוח ב-CATL, ציין כי לסוללות נתרן-יון עשוי להיות יתרון עלות לעומת ליתיום-יון ככל ששרשרת האספקה תתרחב reuters.com. ההשקה המתוקשרת הזו מדגישה כי CATL רואה בנתרן-יון מוצר מסחרי בר-קיימא בטווח הזמן הקרוב מאוד. יולי 2024 – חוות הסוללות הנתרן הגדולה בעולם נכנסת לפעולה: תחנת אגירת אנרגיה בסוללות יון-נתרן בהספק של 100 מגה-שעה (50 מגה-ואט) חוברה לרשת החשמל במחוז חוביי שבסין energy-storage.news. נבנתה על ידי HiNa Battery וקבוצת Datang, וזהו השלב הראשון בפרויקט של 200 מגה-שעה – ההתקנה הגדולה ביותר של יון-נתרן בעולם. הפרויקט הוא חלק ממאמץ לאומי למציאת חלופות לליתיום באגירת רשת, וכבר מספק אנרגיה יציבה לרשת energy-storage.news. זהו ציון דרך משמעותי לאימות טכנולוגיית יון-נתרן בקנה מידה תעשייתי, והוכחה שניתן להפעילה ב>100 מגה-שעה. מנהל הפרויקט דיווח על ביצועים מצוינים, וציין יעילות טובה יותר וחיי מחזור ארוכים גם בטמפרטורות קיצוניות עבור המערכת מבוססת הנתרן energy-storage.news. התקשורת הממלכתית בסין הדגישה שפרויקטים כאלה מפחיתים את התלות ביבוא ליתיום ומנצלים משאבים מקומיים energy-storage.news.תחילת 2024 – רכבי הנוסעים הראשונים עם סוללות יון-נתרן נכנסים לייצור: בינואר 2024, יצרנית הרכב הסינית JAC החלה בייצור סדרתי של דגם רכב חשמלי המונע בסוללות יון-נתרן, לאחר ניסויי אב-טיפוס מוצלחים ב-2023 electrive.com. באותו זמן, יצרנית הרכב המתחרה Chery חשפה רכב חשמלי עם סוללת יון-נתרן של CATL, הצפוי לצאת לשוק בסין. אלה היו המכוניות החשמליות המסחריות הראשונות בעולם ללא ליתיום במארז הסוללה. אף שיוצרו בכמות מוגבלת בשלב ראשון, הן מדגימות שטכנולוגיית יון-נתרן מוכנה לכביש. דגם ה-Hua Xianzi EV של JAC/HiNa עם טווח של כ-250 ק"מ זכה לתשומת לב רבה כהוכחת היתכנות sodiumbatteryhub.com. אנליסטים צופים שדגמים סיניים נוספים (בעיקר מכוניות עיר זולות) יאמצו אפשרויות יון-נתרן בשנה-שנתיים הקרובות, בשל החיסכון בעלויות.השקעות ושיתופי פעולה פורחים: בשנתיים האחרונות נרשמו השקעות משמעותיות בסטארט-אפים ובייצור סוללות נתרן-יון. מעבר לרכישת Faradion על ידי Reliance, עסקאות בולטות כוללות את TDK Ventures שמשקיעה בסטארט-אפ האמריקאי Peak Energy עבור סוללות נתרן-יון לרשת החשמל sodiumbatteryhub.com, ואת United Airlines שמשקיעה ב-Natron Energy כדי לחשמל ציוד שדה תעופה באמצעות תאי נתרן-יון natron.energy. באירופה, Fluor Corporation חברה ל-Altris לתכנון מה שמוגדר כמפעל הראשון בעולם בקנה מידה גדול לייצור תאי נתרן-יון, עם יעד להתחיל ייצור בשוודיה sodiumbatteryhub.com. גם מענקי ממשלה חולקו: לדוגמה, ועדת האנרגיה של קליפורניה העניקה מימון לפרויקט נתרן-יון (Unigrid) להקמת קו ייצור פיילוט בארה"ב sodiumbatteryhub.com. ההתעניינות של קרנות הון סיכון גבוהה, עם מספר סטארט-אפים שגייסו מימון סיד בשנים 2024–2025, כאשר הטכנולוגיה מתקרבת למסחור.
- פריצות דרך טכנולוגיות: חוקרים ממשיכים להתמודד עם האתגרים שנותרו בתחום הנתרן-יון. בסוף 2024, צוות ב-אוניברסיטת פרינסטון פיתח חומר קתודה חדש שמגביר משמעותית את שימור האנרגיה והיציבות, ומסייע לצמצם את הפער מול ביצועי ליתיום sodiumbatteryhub.com. המעבדה של Dincă ב-MIT הציגה קתודה אורגנית חדשנית (TPAQ) שסיפקה צפיפות אנרגיה גבוהה בעלות פוטנציאלית נמוכה יותר sodiumbatteryhub.com. בצד האנודה, התקדמות ב-פחמן קשיח ואנודות מרוכבות שיפרה את הקיבולת ואורך החיים sodiumbatteryhub.com. תאים ניסיוניים מסוימים מגיעים כיום ל-צפיפות אנרגיה של עד 200 Wh/kg (מתקרב לתאי ליתיום-יון ברמה בינונית) וחיי מחזור של 10,000+ מחזורים עם שימור קיבולת של מעל 80% sodiumbatteryhub.com. התקדמויות אלו, שרבות מהן פורסמו ב-2024–2025, מראות שהפער בביצועים הולך ומצטמצם. כפי שכותרת אחת ניסחה זאת, "Northvolt נגד Natron: קרב החדשנות בנתרן-יון" – אפילו שחקניות ותיקות בתחום סוללות הליתיום משקיעות מו"פ בטכנולוגיית נתרן-יון forumnordic.com.
- מגמות מדיניות ושוק: ממשלות ואנליסטים בתעשייה מכירים יותר ויותר בסוללות נתרן-יון בתחזיותיהם. בשנת 2025, חברת מחקר השוק IDTechEx העריכה כי שוק סוללות נתרן-יון עשוי להגיע למיליארדי דולרים עד 2030, במיוחד באחסון סטציונרי. הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה (IEA) הזכירה לראשונה את סוללות הנתרן-יון בסקירת אחסון האנרגיה השנתית שלה, וציינה אותן כטכנולוגיה מתפתחת מרכזית לגיוון אספקת הסוללות. בינתיים, מתיחויות סחר ודאגות לאבטחת משאבים תורמות בעקיפין לאימוץ סוללות נתרן-יון – לדוגמה, הדגש של חוק הפחתת האינפלציה בארה"ב על אספקת סוללות מקומית פתח דלתות לשרשראות אספקה מבוססות נתרן שאינן תלויות בליתיום מיובא sodiumbatteryhub.com. מגבלות הייצוא של סין על גרפיט (חיוני לסוללות ליתיום) גרמו גם למדינות אחרות לשקול כימיות חלופיות כמו נתרן, שיכולות להסתמך על חומרים מקומיים, מה שהוביל לכותרות כמו "כיצד מתיחויות סחר דוחפות את אימוץ סוללות נתרן-יון." sodiumbatteryhub.com
בסך הכול, החדשות מהשנה האחרונה מציירות תמונה של התקדמות מהירה ותנופה גוברת עבור סוללות נתרן-יון. משיפורים במעבדה ועד מוצרים שמגיעים בפועל לשוק, הטכנולוגיה מתקדמת בכל החזיתות. מומחי תעשייה מצטטים לעיתים קרובות את המשפט המפורסם: "הזמן של סוללות נתרן-יון סוף סוף מגיע." השנים הקרובות יהיו קריטיות לקביעת עד כמה וכמה מהר הפתרון המבוסס-מלח הזה יוכל להתקדם.
אתגרים ותחזית
למרות ההתלהבות, אתגרים משמעותיים נותרו לפני שסוללות נתרן-יון יוכלו באמת לשנות את המצב הקיים. הגדלת הייצור היא עדיפות עליונה. קיבולת הייצור הגלובלית של סוללות ליתיום-יון כיום היא בסדר גודל של מאות ג'יגה-ואט-שעה בשנה; נתרן-יון עדיין נמצא בספרות הנמוכות ביותר במקרה הטוב. יידרשו השקעות ענק בגיגמפקטוריז חדשות ובשרשראות אספקה כדי להתקרב להיקף של ליתיום. החדשות המעודדות הן שחלק גדול מהידע הקיים בייצור סוללות ניתן להעברה – לעיתים קרובות ניתן לייצר תאי נתרן-יון על ציוד דומה לזה של תאי ליתיום energy-storage.news. כפי שציין פרסום תעשייתי אחד, העיצוב של נתרן-יון דומה מספיק כדי להיות "החלפה ישירה" בקווי ייצור קיימים במקרים מסוימים energy-storage.news. המשמעות היא שאם הביקוש והכלכלה יצדיקו זאת, חברות יוכלו להסב חלק מהייצור לנתרן-יון יחסית במהירות.
אתגר נוסף הוא שיפור צפיפות האנרגיה והביצועים כדי להרחיב את תחומי היישום של סוללות נתרן-יון. הפער הולך ומצטמצם, אך נדרשות פריצות דרך נוספות כדי להפוך את סוללות הנתרן-יון למתאימות לרכבי חשמל ארוכי טווח או לאלקטרוניקה זעירה במיוחד. חוקרים פועלים במספר כיוונים: קטודות חדשניות במתח גבוה, אלקטרוליטים מותאמים ליציבות, ואפילו חקר אנודות נתרן-מתכת (בדומה לסוללות ליתיום-מתכת) להגדלת הקיבול. יש גם עבודה על סוללות היברידיות של נתרן-ליתיום ואפילו סוללות נתרן במצב מוצק שיכולות לשנות את כללי המשחק אם יתממשו sodiumbatteryhub.com. העשור הקרוב של מו"פ צפוי להביא לשיפורים עקביים. כפי שד"ר מֶנג הציעה, פריסות בעולם האמיתי יספקו נתונים חזרה למעבדות ויאיצו את הלמידה physics.aps.org. כל מחזור בסוללת רשת או רכב חשמלי מעניק למהנדסים תובנות לשיפור הטכנולוגיה.מנקודת מבט של שרשרת אספקה, סוללות נתרן-יון מסיטות את הביקוש מליתיום, קובלט וניקל, אך יגבירו את הביקוש לחומרים אחרים כמו מלחים טהורים של נתרן, אלומיניום (בסוללות נתרן משתמשים לעיתים קרובות בקולקטורי זרם מאלומיניום בשני האלקטרודות, בעוד שבסוללות ליתיום משתמשים בנחושת באנודה), ופחמן קשה. שרשראות אספקה אלו אינן מהוות מגבלה כרגע – לדוגמה, ייצור מלחי נתרן ואלומיניום הוא בשפע – אך יהיה צורך להגדיל את בקרת האיכות והאספקה הסדירה של חומרים בדרגת סוללה. חברות כמו Albemarle ו-Umicore שמספקות חומרים לסוללות ליתיום עשויות להתחיל להציע גם חומרים לסוללות נתרן. חשוב יהיה להבטיח קיימות משאבים עבור כל חומר שסוללות נתרן-יון תלויות בו (אם זה ונדיום, נחושת וכו', תלוי בכימיה). למרבה המזל, רבות מהפורמולציות של נתרן-יון נוטות לכיוון יסודות נפוצים מאוד (כמו קטודות ברזל-מנגן ופחמן), מה שמבשר טובות לקיימות ארוכת טווח.
שאלה מרכזית היא: היכן תמצא סוללת נתרן-יון את הנישה שלה? רוב המומחים צופים תפקיד משלים ולא החלפה מלאה של ליתיום-יון. סוללות נתרן-יון צפויות לתפוס פלחי שוק שבהם יתרונותיהן בולטים – אגירת אנרגיה נייחת, שבה המשקל אינו חשוב והעלות הנמוכה לאורך מחזורי טעינה רבים כן; רכבים חשמליים בסיסיים וקטנים, שבהם הטווח משני לחשיבות המחיר; ונישות צרכניות או תעשייתיות מסוימות שדורשות בטיחות וחיי מדף ארוכים (אחסון ביתי, כלי עבודה חשמליים וכו'). סוללות ליתיום-יון, במיוחד כימיות מתקדמות, ימשיכו לשלוט בצרכים עתירי ביצועים כמו רכבי יוקרה ארוכי טווח, תעופה ואלקטרוניקה רגישה למשקל. החדשות הטובות הן ששוק הסוללות כה עצום וצומח במהירות, שגם תפיסת נישה קטנה עשויה להוביל לביקוש של עשרות ג'יגה-ואט-שעה עבור נתרן-יון. לדוגמה, החלפה של חלק קטן בלבד מהפריסות הענקיות של אגירת אנרגיה ברשת הצפויות ברחבי העולם בנתרן-יון עשויה להסתכם בשוק של מיליארדי דולרים.
ישנם גם גורמים חיצוניים שיכולים להשפיע על מסלול הסודיום-יון. אם מחירי הליתיום יזנקו שוב כפי שקרה ב-2022, סוללות סודיום-יון יהפכו מיד לאטרקטיביות יותר כלכלית (מחקר STEER של סטנפורד ציין שתנודות במחירי הליתיום היו מניע מרכזי לשקול סודיום מלכתחילה news.stanford.edu). לעומת זאת, אם הליתיום יישאר זול וזמין, הסודיום יצטרך לגבור עליו ביתרונות אחרים (בטיחות, ביטחון אספקה וכו') כדי לזכות בנתח שוק. מדיניות ותמריצים יכולים גם הם לשחק תפקיד: ממשלות עשויות לתמוך בפרויקטים של סודיום-יון כחלק מאסטרטגיית מינרלים קריטיים או כדי לקדם פריסת אגירת אנרגיה מתחדשת ללא תלות ביבוא. תקנות סביבתיות עשויות גם להעדיף סודיום-יון אם ייצורו יתברר כידידותי יותר למים ולקרקע (מאחר שהפקת ליתיום מבריין זכתה לביקורת physics.aps.org).אתגר אחד שהוא יותר פסיכולוגי או מבוסס שוק הוא אינרציה ושמרנות פשוטה. שחקני תעשייה עשויים להסס לעבור לכימיה חדשה עד שתוכח, וצרכנים עשויים להזדקק להדרכה (למשל, קוני רכב חשמלי עשויים להזדקק להרגעה שרכב עם "סוללת סודיום" אמין כמו רכב עם סוללת ליתיום). בניית אמון באמצעות נתוני ביצועים מהעולם האמיתי היא חיונית. הפריסות המוקדמות בסין ובמקומות אחרים ישמשו כשלב אימות קריטי. אם יצליחו – ויספקו את אורך החיים, הבטיחות והחיסכון המובטחים – זה יחזק את האמון בטכנולוגיה.
בהסתכלות קדימה, התחזית הכללית לסוללות סודיום-יון היא אופטימית מאוד. כמעט כל אנליסט סוללות כיום כולל את סודיום-יון בדיון על תמהיל הסוללות העתידי. לוח הזמנים שמוזכר לעיתים קרובות הוא שהמחצית השנייה של שנות ה-2020 תראה האצה, ובשנות ה-2030 סודיום-יון עשוי להוות נתח משמעותי מייצור הסוללות העולמי (חלק מההערכות מדברות על 10% עד 20% ואף יותר מהשוק עד 2035). השגת יעד זה תדרוש המשך עבודה קשה על שיפורים טכניים והגדלת היקפים, אך המומנטום אמיתי. כפי שמרסל וייל מ-KIT בגרמניה ציין, מבין כל החלופות לליתיום, "הסודיום נמצא בחזית" מבחינת מוכנות ודמיון לטכנולוגיה קיימת physics.aps.org. היתרון הזה ניכר כעת כאשר סוללות סודיום-יון עוברות מהמעבדה לשוק מהר יותר ממתחרות אחרות כמו מגנזיום או סוללות מצב מוצק.
לסיכום, סוללות נתרן-יון התפתחו במהירות מהערת שוליים היסטורית ל-מתמודדת בחזית בעולם הסוללות. הן מציעות הצעה מפתה: להשתמש ב-מלח זול ושופע כדי להפעיל את המכשירים והרכבים המודרניים שלנו, להוזיל עלויות ולהפחית את הלחץ על משאבים. הן אינן פתרון קסם – סביר שאגירת אנרגיה תכלול מספר כימיות – אך הן גם לא צריכות להיות כאלה. על ידי מענה לצרכים קריטיים (לסוללות בטוחות, משתלמות ובנות קיימא), טכנולוגיית נתרן-יון יכולה לחזק משמעותית את המעבר לאנרגיה נקייה. השנים הקרובות יראו עד כמה רחוק יכולה להגיע מהפכת "סוללת המלח" הזו. לאור ההתקדמות עד 2025, אל תתפלא אם הסוללה הביתית או הרכב החשמלי הבא שלך ירכבו על גל הנתרן. עידן סוללות נתרן-יון מפציע, וייתכן שזה בדיוק הדחף שהתעשייה צריכה לעתיד אנרגיה עמיד וירוק יותר.מקורות: המידע והציטוטים בדוח זה נלקחו ממגוון מקורות פומביים, כולל ראיונות עם מומחים וניתוחים ב-Physics Magazine physics.aps.org, חדשות תעשייה מ-Reuters reuters.com ו-Energy-Storage.news energy-storage.news, וכן עדכונים מפרסומים מקצועיים בתחום הסוללות ודוחות חברות sodiumbatteryhub.com, physics.aps.org, natron.energy. מקורות אלה (המקושרים בגוף הטקסט) מספקים מידע נוסף למעוניינים. טכנולוגיית סוללות נתרן-יון מתפתחת במהירות, ולכן כדאי להמשיך לעקוב אחרי כלי תקשורת אמינים והודעות חברות כדי לקבל את התובנות העדכניות ביותר מעבר לאוגוסט 2025.
