Er efterspørgslen efter lithium på vej til at falde drastisk med nye natrium‑ion‑batterier?

Udover lithium‑ion

Denne udvikling har gjort batterier til den vigtigste teknologiske innovation i dette årti, på samme måde som de foregående årtier blev formet af PC’ens eller internettets fremkomst.

Dette skyldes, at fremskridt inden for batteriteknologi driver ikke kun elbilrevolutionen, men også udgør den afgørende begrænsning for at gøre elnettet grønnere på grund af de vedvarende energikilders uregelmæssighed.

Ekstremt tætte og/eller billige batterier vil også være afgørende for at elektrificere og afkarbonisere energikrævende sektorer i økonomien, såsom tung industri (kemikalier, metallurgi, fremstilling) og transport (lastbiler, skibe, fly).

Indtil nu er dette opnået med varianter af lithiumbatterier, enten lithium‑ion (lithium‑nickel‑manganese NMC & lithium‑nickel‑cobalt‑aluminium NCA) eller lithium‑jern‑fosfat (LFP) batterier. Det var en transformerende teknologi, der med rette tildelte sine opfindere Nobelprisen i kemi i 2019 (følg linket for historien om lithium‑ion opfindelsen).

Indtil nu blev disse batterier forventet at fortsætte med at dominere batterimarkedet takket være deres ekstremt høje energitæthed.

Kilde: S&P Global

Senere betragtes faststoffbatterier som et muligt næste skridt for at øge batteriers tæthed yderligere og også bruge store mængder lithium, se “5 bedste faststoffbatteri‑aktier at holde øje med eller købe”.

Dog er lithium ikke den eneste ion, der kan bruges i batterier. Natrium, som er langt mere udbredt og billigere og udgør grundlaget for bordsalt, er også en kandidat.

Problemet er, at natrium‑ion‑batterier indtil nu har haft lavere energitæthed og derfor er blevet placeret i lavpris-/kort‑rækkevidde‑elbiler eller stationære batterier i stor skala.

Dette kan ændre sig takket være opfindelsen af natrium‑ion‑batterier med TAQ‑katode. Dette var arbejdet fra forskere ved MIT og Brookhaven National Laboratory, som offentliggjorde deres resultater i Journal of the American Chemical Society under titlen “High‑Energy, High‑Power Sodium‑Ion Batteries from a Layered Organic Cathode”¹.

Kilde: Princeton University

TAQ katode

Vi rapporterede tidligere om TAQ‑katoden i “Designing a Better Battery – Out with Cobalt and In with…TAQ?”. TAQ, eller bis‑tetraaminobenzoquinon, er en lagdelt organisk fast forbindelse.

I denne forskning fra 2024 opdagede forskerne, at TAQ ikke kun havde potentiale som superkondensatormateriale, men også overgik den traditionelle lithium‑katode.

Kilde: GreenCarCongress

De fandt ud af, hvordan man kan forbedre vedhæftningen af TAQ til katodens rustfri stål‑strømsamlere, hvilket øgede stabiliteten af den nye proof‑of‑concept katodeprototype.

Ved at tilsætte cellulose‑ og gummibaserede materialer til TAQ opnåede de sikkert mere end 2.000 lad‑/afladningscyklusser. Energitettheden var også højere end ved kobolt‑baserede katoder, og opladningen tog mindre end 6 minutter.

Det er også værd at bemærke, at organiske katoder er blevet diskuteret for andre typer batterier, for eksempel for aluminium‑ion, natrium/kobolt‑ion, zink, eller calcium‑baserede dual‑ion batterier. Så det er muligt, at opdagelsen af TAQ’s egenskaber kan anvendes på andre batterityper end lithium‑ion.

Og det er præcis, hvad forskningsteamet gjorde, ved at skabe et ultra‑høj‑energitæt natrium‑ion‑batteri.

TAQ natrium‑ion batteri

Hvorfor natrium?

Grunden til, at forskerne valgte natrium som næste skridt i deres forskning, er, hvor rigeligt materialet forekommer.

“Det er altid bedre at have en diversificeret portefølje for disse materialer. Natrium findes bogstaveligt talt overalt. For os er jagten på batterier, der er lavet af virkelig rigelige ressourcer som organisk materiale og havvand, blandt vores største forskningsdrømme.

Det er virkelig spændende at stå i frontlinjen for at udvikle en virkelig bæredygtig og omkostningseffektiv natrium‑ion‑katode eller batteri.

Mircea Dincă – Professor i kemi at MIT.

Der er også en forretningsmæssig begrundelse, da denne undersøgelse, ligesom den indledende TAQ‑undersøgelse fra 2024, er blevet finansieret af Automobili Lamborghini S.p.A. Billigere materialer og batteriteknologi, der ikke er afhængig af en Kina‑domineret forsyningskæde, kan blive en redningsmand for den noget kæmpende europæiske bilindustri, som halter med elektrificeringen.

Tilpasning af TAQ‑katode til natriumbatterier

For at få det til at fungere med natrium måtte forskerne modificere deres design for at matche kravene til natrium‑ion‑batterier.

En udfordring var at skabe en homogen elektrode, der indeholdt både TAQ og kulstof.

“Den bindemiddel, vi valgte, kulnanorør, faciliterer blandingen af TAQ‑krystaller og kulsortpartikler, hvilket fører til en homogen elektrode. Kulnanorørene omslutter tæt TAQ‑krystallerne og forbinder dem.

Begge faktorer fremmer elektrontransport inden i elektrodens bulk, hvilket muliggør næsten 100 % udnyttelse af det aktive materiale, hvilket fører til næsten den teoretiske maksimale kapacitet.

Dr. Tianyang Chen – MIT Forsker

Kilde: Princeton University

Høj ydeevne

Denne ekstremt høje kapacitet, der er opnået på en prototype, kan hurtigt omsættes til meget effektive batterier, især med hensyn til opladningstid, en almindelig begrænsning for elbiler, og forbrugernes klager.

“Brugen af kulnanorør forbedrer batteriets hastighedsydelse betydeligt, hvilket betyder, at batteriet kan lagre den samme mængde energi på en meget kortere opladningstid, eller kan lagre meget mere energi inden for den samme opladningstid.”

Dr. Tianyang Chen – MIT Forsker

Dette blev opnået, mens fordelene ved TAQ blev bevaret, nemlig stabilitet mod luft og fugt, lang levetid, evne til at modstå høje temperaturer og miljømæssig bæredygtighed.

Det endelige produkt havde en katodens energitæthed på 472 Wh/kg elektrode ved opladning/afladning på 90 s og en maksimal specifik effekt på 31,6 kW/kg elektrode.

Til reference er dette nogenlunde tæt på tætheden af kommercielle Ni/Co‑baserede lagdelte katoder (≈ 740 Wh/kg‑katode) refereret i en videnskabelig publikation fra 2024.

Fremtidige udviklinger og kommercielt potentiale

Generelt er det sandsynligt, at high‑end lithium‑ion‑batterier og senere faststoffbatterier vil fortsætte med at dominere high‑end elbilmarkedet.

Dog vil for mere prisfølsomme segmenter som lav- og mellem‑klasse elbiler, erhvervstrucks, energilagring til forsyningsnet osv., andre faktorer sandsynligvis være vigtigere, såsom samlede omkostninger, tilgængelighed af ressourcer, holdbarhed osv.

Dette kan sætte en grænse for efterspørgslen efter lithium, da natrium i stigende grad former sig som et levedygtigt alternativ takket være innovative katodematerialer som TAQ.

Andre forbedringer kan også bidrage, for eksempel ved at fjerne behovet for en anode helt (den anden ende af batteriet), som vi diskuterede i juli 2024 i “Anode‑Free Sodium Solid‑State Batteries Could Reduce Reliance on the ‘Lithium Triangle’’.”

Kilde: University Of Chicago

Dette er endnu ikke blevet testet og vil sandsynligvis kræve noget finjustering, men vi kan let forestille os på længere sigt, at de fleste elbiler og erhvervstrucks ikke vil have brug for massive batterier med 1.000‑2.000‑miles rækkevidde, der bruger det bedst mulige faststoff‑lithium‑batteri.

I stedet vil et fremtidigt anode‑frit, TAQ‑katode natrium‑batteri, måske faststoff, måske natrium‑ion, være tilstrækkeligt til at nå en rækkevidde på 400‑600 miles til en bedre pris.

Udover innovation inden for kemi kan strukturelt design også forbedre batterier, som honningkage‑strukturen brugt i “condensed state” batteriet fra CATL, verdens største batteriproducent. Måske kan en sådan idé også anvendes på natrium‑ion‑batterier. (se mere information i “CATL (300750.SZ): The Battery Juggernaut”).

Investering i avancerede batteriteknologier

Batterier er i centrum af elektrificeringstendenserne, som i sig selv er en stor milliard‑dollar‑indsats, der søger at fjerne fossile brændstoffer fra vores energikilder.

Du kan investere i batterirelaterede virksomheder gennem mange mæglere, og du kan her på securities.io finde vores anbefalinger til de bedste mæglere i USA, Canada, Australien, UK, såvel som mange andre lande.

Hvis du ikke er interesseret i at vælge specifikke batterivirksomheder, kan du også kigge på batteri‑ETF’er som Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT), eller WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), som vil give en mere diversificeret eksponering til at drage fordel af den voksende batteriindustri.

Organisk katodevirksomhed

Volkswagen AG

Forskningen af Prof. Mircea Dincă om TAQ‑katoden, både i 2024 (lithium‑ion) og 2025 (natrium‑ion), blev finansieret af Automobili Lamborghini S.p.A., et datterselskab af Audi, som igen ejes af Volkswagen‑gruppen.

Der er indgivet en patentansøgning for den organiske katodeteknologi.

Den tyske bilproducent er verdens næststørste bilproducent, kun overgået af Toyota. Virksomheden lå i en periode bagud inden for elbilteknologi, men har arbejdet hårdt på at indhente, især med ID‑bilserien og flere hybridmodeller.

Kilde: Volkswagen

Samarbejdet med MIT‑forskerne er blot ét blandt mange, med andre partnerskaber om elbiler, herunder:

• En investering på 700 M$ i den kinesiske Xpeng for at øge elbilsalget i Kina.
• Et partnerskab med den kinesiske SAIC Motor om at levere elbilplatforme til Volkswagen.
• Et partnerskab med Jetta Motor for at erhverve elbilteknologi.
• Et partnerskab på 492 M$ med Magna for at revitalisere det ikoniske Scout‑brand som en elbil

Scout cars – Kilde: Volkswagen

Med sine ambitiøse planer for elbiler og adgang til avanceret elbilteknologi fra førende kinesiske virksomheder er Volkswagen i en god position til at se på MIT’s patenterede organiske katodeteknologi og arbejde på at implementere den i stor skala i sine fremtidige elbiler.

Det kan dog i mellemtiden vælge at fokusere på hybrider og beholde benzin‑/diesel‑biler længere end oprindeligt planlagt for at “opretholde fleksibilitet”.

Du kan læse mere om Volkswagen og deres elbilstrategi, herunder løsning af deres softwareproblemer gennem en aftale med Rivian, og samlingen af elbilarkitektur gennem Volkswagen‑gruppen og dets mærker i “Volkswagen lukker tysk fabrik? Hvad er næste skridt for den trængte bilproducent?”.

Studierreference:

^{1. Chen, T., Wang, J., Tan, B., Zhang, K. J., Banda, H., Zhang, Y., Kim, D.-H., & Dincă, M. (2025). High-energy, high-power sodium-ion batteries from a layered organic cathode. Journal of the American Chemical Society, 147(7), 6181–6192. https://doi.org/10.1021/jacs.4c17713}