מלח במקום ליתיום: הסוללות הזולות שעשויות לשנות הכל
מי הים עשירים בנתרן, אותו חומר שנמצא במלח הבישול שבכל מטבח. ליתיום, לעומת זאת, נדיר בהרבה. הוא מפעיל כמעט כל רכב חשמלי וכל טלפון נייד בעולם, אבל בקרום כדור הארץ יש ממנו הרבה פחות מנתרן. פער כזה משפיע על המחיר ועל האספקה. חברות הסוללות הגדולות כבר הבינו את זה, ומתנהל כעת מרוץ שקט סביב שאלה אחת: האם הנתרן, שיש ממנו שפע, יכול להחליף את הליתיום היקר והנדיר?
רוב הליתיום בעולם נמצא בשלוש מדינות בדרום אמריקה: צ'ילה, ארגנטינה ובוליביה. יחד הן מחזיקות ביותר משלושה רבעים מהאספקה העולמית, ולאזור קוראים "משולש הליתיום". מקורות קטנים יותר יש באוסטרליה ובארצות הברית. זו תלות מסוכנת, כי מדינה אחת שתחליט להגביל ייצוא עלולה לשבש את האספקה לכל העולם. בנוסף, הפקת ליתיום דורשת שאיבה של כמויות עצומות של מים או שימוש בחומצות תעשייתיות, וזה פוגע בסביבה.
הנתרן זמין כמעט בכל מקום שיש בו ים או מרבצי מלח, והוא נמצא במקום השישי ברשימת החומרים הנפוצים בקרום כדור הארץ. הרעיון להשתמש בו לאגירת חשמל, בסוללות שנקראות "נתרן-יון" או "סוללות מלח", אינו חדש. כבר בשנות השבעים והשמונים של המאה הקודמת ניסו אותו, במקביל לפיתוח סוללות הליתיום. אז התברר שהליתיום נותן תוצאות טובות יותר מהר יותר, והכסף זרם כמעט כולו לכיוונו. רק בתחילת שנות האלפיים התגלה חומר בשם "פחמן קשה", שיכול לאחסן נתרן ביעילות, והעניין חזר.
כך פועלת טכנולוגיית סוללות הנתרן
סוללה היא בעצם מכשיר שהופך אנרגיה כימית לחשמל. בתוכה יש שני קטבים ובינם נוזל שמוליך חשמל. בזמן טעינה עוברות חלקיקים טעונים קטנטנים, הנקראים "יונים", מקוטב אחד לשני. בזמן השימוש הם חוזרים, ותוך כדי כך נוצר הזרם החשמלי שמפעיל את המכשיר. בסוללות ליתיום הרגילות החלקיקים האלה הם של ליתיום. בסוללות נתרן הם של נתרן. החלקיקים של הנתרן גדולים יותר, ולכן צריך לשנות את המבנה הפנימי של הסוללה.
אחד השינויים החשובים נוגע לחומר שבאחד הקטבים. גרפיט, שמשמש כמעט בכל סוללות הליתיום היום, לא מצליח להחזיק מספיק מחלקיקי הנתרן הגדולים. הפתרון נמצא כבר בשנת 2000: "פחמן קשה", חומר שמיוצר משרפים או מחומרים צמחיים זולים. יש גם יתרון נוסף. בסוללות ליתיום משתמשים בנחושת יקרה כדי להוביל את הזרם, ובסוללות נתרן אפשר להסתפק באלומיניום זול בהרבה. זה מוזיל את הייצור באופן ניכר.
בשנת 2024 פרסם צוות חוקרים מאוניברסיטאות בארצות הברית, בכתב העת Nature Energy, רעיון מעניין: סוללת נתרן מוצקה ובלי הקוטב הרגיל. אחד מהם הסביר שכבר היו בעבר סוללות נתרן, סוללות מוצקות וסוללות בלי קוטב כזה, אבל איש לא הצליח לחבר את שלושתן יחד. במקום קוטב רגיל, הנתרן נאסף כשכבת מתכת דקה ישירות על הקוטב השני. זה מעלה את המתח ומאפשר לאגור יותר אנרגיה באותו נפח.
איך מצמידים חומר מוצק היטב למתכת? נוזל זורם לכל סדק, ומוצק לא. הצוות פתר את זה בעזרת אבקת אלומיניום שנדחסת בלחץ גבוה. היא מוצקה, אבל מתפשטת כמו נוזל ויוצרת מגע טוב עם המתכת. זו דרך הפוכה ממה שנהוג, שבו החומר המוליך בדרך כלל הוא זה שעוטף את הקוטב.
מהמעבדה לכביש: מי כבר מייצר
CATL, יצרנית הסוללות הגדולה בעולם, לא המתינה. באפריל 2025 היא הציגה סוללת נתרן למכירה בשם Naxtra. היא מספיקה לנסיעה של עד 500 קילומטרים בטעינה אחת. עד אמצע 2026 דיווחה החברה שהדור הראשון של תאי הנתרן שלה נכנס לייצור המוני. המטרה היא להוזיל את העלות לעומת סוללות LFP, סוג זול של סוללת ליתיום שנפוץ היום בתעשייה. הסוללות האלה מתאימות גם לקטנועים ולתלת-אופנועים חשמליים, תחום שמוכר בהרבה באסיה.
למה דווקא בקור הנתרן מצטיין? סוללות ליתיום רגילות מאבדות חלק גדול מהכוח שלהן כשקר מאוד. סוללות הנתרן שומרות על יותר מ-90 אחוז מהכוח שלהן גם ב-20 מעלות מתחת לאפס. בינואר 2026 הודיעה CATL על ייצור סוללות נתרן לוואנים ולמשאיות קלות, שאפשר לטעון גם ב-30 מעלות מתחת לאפס, והן עומדות ביותר מ-10,000 טעינות מלאות. אם טוענים סוללה כזו פעם ביום, היא יכולה להחזיק קרוב לשלושים שנה. זה מעניין במיוחד את מי שאוגר חשמל בבתים ובמפעלים. גם BYD הסינית, יצרנית רכב וסוללות גדולה, וחברת CALB מדווחות שהן מאיצות תוכניות משלהן לסוללות נתרן.
באפריל 2026 עלה לכותרות הסכם בין CATL לחברה סינית אחרת, HyperStrong: אספקה של 60 גיגה-וואט-שעה של סוללות נתרן לאורך שלוש שנים. זו כמות אנרגיה עצומה, וזה ההסכם הגדול ביותר מסוגו עד היום. עם זאת, נתרן לא יחליף את הליתיום לגמרי. אחת החוקרות שעמדו מאחורי הסוללה המוצקה אמרה שהטכנולוגיות משלימות זו את זו ולא מתחרות ישירות. הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה העריכה שסוללות הנתרן יהוו כעשרה אחוזים מהתוספת השנתית של אגירת האנרגיה בעולם. זה לא נתח גדול, אבל הוא צפוי לגדול אם מחירי הליתיום ימשיכו לעלות ולרדת.
תגובות
היו הראשונים להגיב!