Mababa ba ang Pangangailangan sa Lithium Dahil sa mga Bagong Sodium-Ion Battery?

Paglagpas sa Lithium-Ion

Ang mga baterya ay unti-unting naging pangunahing teknolohikal na inobasyon ng dekada, katulad ng kung paano hinubog ng pag-usbong ng PC o Internet ang mga nakaraang dekada.

Ito ay dahil ang pag-unlad sa teknolohiya ng baterya ay nagtutulak hindi lamang sa rebolusyon ng EV kundi naging pangunahing limitasyon sa pagpapagaan ng grid ng kuryente, dahil sa hindi palagiang pag-supply ng mga renewable.

Ang napakakapal at/o murang mga baterya ay magiging mahalaga rin upang i-elektripika at i-decarbonize ang mga sektor ng ekonomiya na kumakain ng maraming enerhiya, tulad ng mabibigat na industriya (kemikal, metalurhiya, pagmamanupaktura) at transportasyon (trucks, barko, eroplano).

Sa ngayon, ito ay naabot gamit ang iba’t ibang anyo ng lithium batteries, alinman sa lithium-ion (lithium-nickel-manganese NMC at lithium-nickel-cobalt-aluminum NCA) o lithium-ferrum-phosphate (LFP) na mga baterya. Ito ay isang mapangbagong teknolohiya na karapat-dapat nakamit ng mga imbentor nito ang Nobel Prize sa Kimika noong 2019 (sundan ang link para sa kasaysayan ng imbensyon ng lithium-ion).

Hanggang ngayon, inaasahan na patuloy na mamamayani ang mga bateryang ito sa merkado ng baterya, dahil sa kanilang lubos na mataas na energy density.

Pinagmulan: S&P Global

Sa kalaunan, itinuturing ang solid-state na mga baterya bilang posibleng susunod na hakbang upang patuloy na pataasin ang density ng mga baterya at gumamit din ng maraming lithium, tingnan ang “5 Pinakamahusay na Stock ng Solid-State Battery na Dapat Subaybayan o Bilhin”.

Gayunpaman, hindi lamang lithium ang ion na magagamit sa mga baterya. Ang mas sagana at mas murang sodium, na siyang batayan ng asin sa mesa, ay kandidato rin.

Ang problema ay ang mga sodium-ion na baterya ay mas mababa pa sa energy density, kaya’t inilalagay sila sa mababang presyo/mababang saklaw na mga EV o mga istasyonaryong utility-scale na baterya.

Maaaring magbago ito, salamat sa imbensyon ng sodium-ion na baterya gamit ang TAQ cathode. Ito ay gawa ng mga mananaliksik sa MIT at Brookhaven National Laboratory, na naglathala ng kanilang resulta sa Journal of the American Chemical Society, sa pamagat na “High-Energy, High-Power Sodium-Ion Batteries from a Layered Organic Cathode”¹.

Pinagmulan: Princeton University

TAQ Cathode

Naunang iniulat namin ang TAQ cathode sa “Designing a Better Battery – Out with Cobalt and In with…TAQ?”.

Ang TAQ, o bis-tetraaminobenzoquinone, ay isang layered organic solid compound.

Sa pananaliksik na ito mula 2024, natuklasan ng mga mananaliksik na ang TAQ ay hindi lamang may potensyal bilang materyal ng supercapacitor, kundi nalagpasan pa ang tradisyunal na lithium cathode.

Pinagmulan: GreenCarCongress

Natuklasan nila kung paano mapabuti ang pagdikit ng TAQ sa stainless-steel current collector ng cathode, na nagpaigting sa katatagan ng bagong proof-of-concept na prototype ng cathode.

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga materyal na naglalaman ng selulosa at goma sa TAQ, matagumpay nilang naabot ang higit sa 2,000 charge-discharge cycles. Mas mataas din ang energy density kumpara sa mga cobalt-based na cathode, at ang pag-charge ay tumagal ng mas mababa sa 6 na minuto.

It is also worth noting that organic cathodes have been discussed for other types of batteries as well, for example, for aluminum-ion, sodium/potassium-ion, zinc, or calcium-based dual-ion batteries. So, it is possible that the discovery of TAQ’s properties can be applied to other battery types than lithium-ion.

At ito mismo ang ginawa ng koponan ng pananaliksik, lumikha ng isang ultra-high energy density sodium-ion na baterya.

TAQ Sodium-Ion Battery

Bakit Sodium?

Ang dahilan kung bakit pinili ng mga mananaliksik ang sodium para sa susunod na hakbang ng kanilang pananaliksik ay kung gaano ito kasagana.

“Mas mainam lagi na magkaroon ng diversified portfolio para sa mga materyales na ito. Ang sodium ay literal na nasa lahat ng dako. Para sa amin, ang pagsusumikap sa mga baterya na gawa sa talagang saganang mapagkukunan tulad ng organikong materyal at tubig-dagat ay isa sa aming pinakamalaking pangarap sa pananaliksik.

Ang pagiging nasa unahan ng pag-develop ng tunay na sustainable at cost-effective na sodium ion cathode o baterya ay talagang kapanapanabik.”

Mircea Dincă – Professor of Chemistry at MIT.

Mayroon ding pang-negosyong dahilan dahil ang pag-aaral na ito, pati na rin ang paunang pag-aaral noong 2024 tungkol sa TAQ, ay pinondohan ng Automobili Lamborghini S.p.A. Ang mas murang mga materyales at teknolohiya ng baterya na hindi nakadepende sa supply chain na dominado ng Tsina ay maaaring maging tagapagligtas para sa bahagyang nahihirapang industriya ng sasakyan sa Europa, na nahuhuli pagdating sa electrification.

Pag-aangkop ng TAQ Cathode sa Sodium Batteries

Upang gumana ito sa sodium, kinailangan ng mga mananaliksik na baguhin ang kanilang disenyo upang umangkop sa mga pangangailangan ng sodium-ion na baterya.

Isang hamon ay lumikha ng homogenous na electrode na naglalaman ng parehong TAQ at carbon.

“Ang binder na pinili namin, ang carbon nanotubes, ay nagpapadali sa paghalo ng TAQ crystallites at carbon black particles, na nagreresulta sa isang homogenous na electrode. Ang carbon nanotubes ay mahigpit na bumabalot sa TAQ crystallites at nag-uugnay sa kanila.

Ang parehong mga salik na ito ay nagpapasigla ng pagdaloy ng electron sa loob ng electrode bulk, na nagbibigay-daan sa halos 100% na paggamit ng aktibong materyal, na nagreresulta sa halos teoritikal na maximum na kapasidad.”

Dr. Tianyang Chen – MIT Researcher

Pinagmulan: Princeton University

Mataas na Pagganap

Ang napakataas na kapasidad na naabot sa isang prototype ay maaaring mabilis na mag-convert sa napakaepektibong mga baterya, lalo na pagdating sa oras ng pag-charge, isang karaniwang limitasyon ng mga EV, at mga reklamo ng mga consumer.

“Ang paggamit ng carbon nanotubes ay lubos na nagpapabuti sa rate performance ng baterya, na nangangahulugang ang baterya ay maaaring mag-imbak ng parehong dami ng enerhiya sa loob ng mas maikling oras ng pag-charge, o makapag-imbak ng mas maraming enerhiya sa parehong oras ng pag-charge.”

Naitamo ito habang pinananatili ang mga benepisyo ng TAQ, tulad ng katatagan laban sa hangin at kahalumigmigan, mahabang buhay, kakayahang tiisin ang mataas na temperatura, at pangkapaligirang sustainability.

Ang huling produkto ay may cathode energy density na 472 Wh/kg electrode kapag nagcha-charge/discharge sa loob ng 90 segundo at may pinakamataas na specific power na 31.6 kW/kg electrode.

Bilang sanggunian, ito ay medyo malapit sa density ng komersyal na Ni/Co-based layered cathodes (∼740 Wh/kg-cathode) na binanggit sa isang 2024 na siyentipikong publikasyon.

Mga Hinaharap na Pag-unlad at Komersyal na Potensyal

Sa pangkalahatan, malamang na ang high-end na lithium-ion at, sa kalaunan, solid-state na mga baterya ay patuloy na magkokontrol sa high-end na merkado ng EV.

Gayunpaman, para sa mga segment na mas sensitibo sa presyo tulad ng low- at mid-range na EVs, komersyal na trak, utility storage, atbp., maaaring mas mahalaga ang ibang salik, tulad ng kabuuang gastos, availability ng mga mapagkukunan, tibay, atbp.

Maaaring maglagay ito ng limitasyon sa demand para sa lithium, habang ang sodium ay patuloy na nagiging isang kapani-paniwalang alternatibo, salamat sa mga makabagong cathode material tulad ng TAQ.

Maaaring makatulong din ang iba pang mga pagpapabuti, halimbawa, ang pag-alis ng pangangailangan para sa anode nang buong-buo (ang kabilang dulo ng baterya), tulad ng tinalakay namin noong Hulyo 2024 sa “Anode-Free Sodium Solid-State Batteries Could Reduce Reliance on the ‘Lithium Triangle’”.

Pinagmulan: University Of Chicago

Hindi pa ito nasubukan, at malamang na mangangailangan ng ilang pagsasaayos, ngunit madaling maisip sa pangmatagalan na karamihan ng mga EV at komersyal na trak ay hindi na kakailanganin ng napakalaking 1,000-2,000-milyang saklaw na mga baterya gamit ang pinakamahusay na posibleng solid-state lithium battery.

Sa halip, ang isang hinaharap na anode-free, TAQ-cathode sodium battery, maaaring solid-state, maaaring sodium-ion, ay magiging sapat upang maabot ang 400-600 milyang saklaw na kapasidad sa mas magandang presyo.

Bukod sa inobasyon sa kimika, ang disenyo ng estruktura ay maaari ring mapabuti ang mga baterya, tulad ng honeycomb structure na ginamit sa “condensed state” battery mula sa CATL, ang pinakamalaking tagagawa ng baterya sa mundo. Maaaring ang ideyang ito ay mailapat din sa mga sodium-ion na baterya. (tingnan ang karagdagang impormasyon sa “CATL (300750.SZ): The Battery Juggernaut”.)

Pamumuhunan sa Mga Advanced na Teknolohiya ng Baterya

Ang mga baterya ay nasa gitna ng trend ng electrification, na isang malaking multi-trillion-dollar na pagsisikap na naglalayong alisin ang fossil fuels mula sa ating mga pinagkukunan ng enerhiya.

Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang may kaugnayan sa baterya sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, makikita mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa the USA, Canada, Australia, the UK, as well as many other countries.

Kung hindi ka interesado sa pagpili ng tiyak na mga kumpanyang baterya, maaari ka ring tumingin sa mga battery ETF tulad ng Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Lithium & Battery Tech ETF (LIT) ng Global X, o ang WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), na magbibigay ng mas diversified na exposure upang makinabang sa lumalaking industriya ng baterya.

Organic Cathode Kumpanya

Volkswagen AG

Ang pananaliksik ni Pr. Mircea Dincă sa TAQ cathode, kapwa noong 2024 (lithium-ion) at 2025 (sodium-ion), ay pinondohan ng Automobili Lamborghini S.p.A., isang subsidiary ng Audi, na pag-aari ng Volkswagen Group.

Isang aplikasyon ng patente para sa teknolohiyang organic cathode ang naisumite.

Ang German automaker ay ikalawang pinakamalaking tagagawa ng kotse sa mundo, tanging nasa likod ng Toyota. Ang kumpanya ay, sa isang panahon, nahuhuli sa teknolohiyang EV ngunit nagsikap nang husto upang makahabol mula noon, partikular sa pamamagitan ng ID car series at maraming hybrid na modelo.

Pinagmulan: Volkswagen

Ang pakikipagtulungan sa mga MIT researchers ay isa lamang sa marami, kasama ang iba pang mga pakikipagsosyo tungkol sa EVs kabilang ang:

• Isang $700M na pamumuhunan sa Chinese Xpeng upang pasiglahin ang benta ng EV sa China.
• Isang pakikipagtulungan sa Chinese SAIC Motor upang mag-supply ng EV platforms sa Volkswagen.
• Isang pakikipagtulungan sa Jetta Motor para sa pagkuha ng teknolohiyang EV.
• Isang $492M na pakikipagtulungan kay Mgna upang buhayin muli ang iconic na Scout brand bilang isang EV

Scout cars – Pinagmulan: Volkswagen

Sa ambisyosong mga plano nito hinggil sa EVs at pag-access sa advanced na teknolohiyang EV mula sa nangungunang mga kumpanyang Tsino, ang Volkswagen ay nasa magandang posisyon upang tingnan ang patented na teknolohiya ng organic cathode ng MIT at magtrabaho sa pag-deploy nito sa malakihang saklaw sa mga hinaharap nitong EV.

Maaaring, gayunpaman, sa pansamantala, magtuon muna sa mga hybrid at panatilihin ang mga ICE na kotse nang mas matagal kaysa sa orihinal na plano upang “mapanatili ang flexibility”.

Maaari mong basahin pa ang tungkol sa Volkswagen at ang estratehiya nito sa EV, kabilang ang pag-aayos ng mga isyu sa software nito sa pamamagitan ng kasunduan sa Rivian, at ang pag-iisa ng EV architecture sa buong Volkswagen Group at mga brand nito sa “Volkswagen Closing German Factory? What’s Next for the Troubled Automaker?”.

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Chen, T., Wang, J., Tan, B., Zhang, K. J., Banda, H., Zhang, Y., Kim, D.-H., & Dincă, M. (2025). Mataas na enerhiya, mataas na kapangyarihan na sodium-ion na baterya mula sa isang layered organic cathode. Journal of the American Chemical Society, 147(7), 6181–6192. https://doi.org/10.1021/jacs.4c17713}