Akumulatory sodowo-jonowe w samochodach elektrycznych. Czy technologia CATL zmieni rynek EV?

Czym są i jak działają akumulatory sodowo-jonowe?

Akumulatory sodowo-jonowe (Na-ion) już dziś są dostępne jako zwykłe akumulatory samochodowe 12 V. W elektromobilności są stosowane sporadycznie (m.in. JAC Sol E10X na rynku chińskim). Natomiast już w 2026 roku mają w dużo większym zakresie służyć za baterie trakcyjne w autach elektrycznych.

Samo ogniwo działa podobnie jak klasyczne akumulatory litowo-jonowe.  Bateria sodowa również składa się z anody, katody, elektrolitu oraz separatora. Główna różnica polega na tym, że do magazynowania i przekazywania energii elektrycznej służą jony sodu, a nie litu. Podczas ładowania i rozładowania jony sodu przemieszczają się pomiędzy elektrodami, generując przepływ prądu zasilającego pojazd. Z punktu widzenia producentów samochodów elektrycznych oznacza to możliwość wykorzystania podobnych linii produkcyjnych i technologii montażu, co w przypadku obecnych baterii.

Kluczową zmianą jest jednak zastosowanie sodu. To pierwiastek dostępny znacznie szerzej, a w związku z tym również przystępny cenowo. Z kolei lit to metal rzadki, z wydobyciem skoncentrowanym w kilku krajach na świecie, którego ceny potrafią gwałtownie zmieniać się w zależności od sytuacji geopolitycznej. Właśnie dlatego bateria sodowa jest postrzegana jako rozwiązanie, które obniży koszty produkcji akumulatorów trakcyjnych, a w konsekwencji także ceny samochodów elektrycznych.

Przeczytaj też: Małe samochody elektryczne w Polsce w 2025 roku – przegląd rynku i ceny najtańszych aut miejskich z dotacją NaszEauto

Dlaczego CATL inwestuje w ogniwa sodowo-jonowe?

Decyzja o rozwijaniu technologii sodowej nie jest przypadkowa, ale wynika z ekonomii rynku elektromobilności. Warto przypomnieć, że CATL to największy na świecie producent baterii do pojazdów elektrycznych. Chiński koncern od kilku lat kontroluje znaczącą część globalnych dostaw ogniw trakcyjnych. Żeby utrzymać tę pozycję, firma musi nie tylko zwiększać wydajność akumulatorów, ale również szukać rozwiązań, które pozwolą obniżyć koszt baterii samochodu elektrycznego. Wciąż jest to bowiem najdroższy pojedynczy komponentem takiego auta. Koszt akumulatora trakcyjnego to zwykle bowiem od 20% do 40% całkowitej wartości pojazdu.

Rozwijana przez CATL bateria sodowa rozwiąże duży problem branży EV, jakim niewątpliwie jest zależność od litu, niklu i kobaltu. Sód jest bowiem surowcem powszechnie dostępnym i znacznie tańszym. Mocno ogranicza to ryzyko związane z globalnym łańcuchem dostaw, co skutkuje wahaniami cen. Dlatego koszt akumulatora sodowo-jonowego jest dużo niższy niż litowe odpowiedniki.

Koncern CATL nie zakłada jednak całkowitego odejścia od technologii litowej. Strategia “dual chemistry” zakłada równoległy rozwój różnych typów ogniw. Stąd producent nadal chce rozwijać wydajne baterie litowo-jonowe, które będą trafiać do aut o dużym zasięgu. Z kolei ogniwa sodowe Na-ion byłyby przeznaczone dla tańszych pojazdów miejskich i flotowych. Umożliwiłoby to producentom dopasowanie technologii do konkretnego segmentu rynku.

Zasięg i osiągi akumulatorów sodowo-jonowych

Kluczowe pytanie dotyczy realnych zasięgów aut elektrycznych wyposażonych w baterie sodowe. CATL deklaruje, że nowy akumulator “Naxtra” o pojemności zaledwie 45 kWh, zapewni zasięg na poziomie 400 km. Deklarowany zasięg dotyczy cyklu CLTC, a więc chińskiego odpowiednika WLTP. Przekładając to na europejskie wartości, należy spodziewać się zasięgu 320–340 km, a realnie 280–300 km. Nadal to akceptowalny wynik, chociaż dużo niższy niż zaawansowane baterie litowo-jonowe.

Przy wadze około 250 kg gęstość energii akumulatora sodowego wynosi 175 Wh/kg. Jednak CATL wskazuje, że kolejna generacja baterii sodowych ma osiągnąć gęstość 200 Wh/kg. To prawdopodobne, ponieważ prezentowany w 2021 roku przez CATL akumulator sodowo-jonowy miał gęstość 160 Wh/kg. Dla porównania nowoczesne akumulatory litowo-jonowe osiągają 200-250 Wh/kg.

Potwierdza to, że przynajmniej na razie ogniwa sodowe magazynują mniej energii przy tej samej masie niż akumulatory litowe. Oznacza to, że dla osiągnięcia podobnego wyniku, pojazd wyposażony w baterię sodową musi mieć większy lub cięższy akumulator. To natomiast, przynajmniej na razie, wyklucza montaż akumulatorów, które zapewniłyby bardzo duży zasięg.

Równocześnie bateria sodowa ma istotną przewagę w obszarze stabilnej pracy w niskich temperaturach. Wydajność baterii EV przy minusowych temperaturach jest jednym z największych wyzwań elektromobilności, szczególnie w Europie Środkowej i Północnej. Tymczasem ogniwa Na-ion zachowują wyższą sprawność podczas mrozów, co ogranicza spadki mocy i zmniejsza utratę zasięgu w chłodnym klimacie.

CATL przeprowadzał testy w północnych Chinach, gdzie temperatury spadają do minus 30 stopni Celsjusza. Chiński koncern deklaruje, że akumulatory sodowo-jonowe w niskich temperaturach są trzykrotnie wydajniejsze niż ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP). Przy temperaturze 40 stopni Celsjusza poniżej zera bateria sodowa ma zachowywać 90 procent pierwotnej pojemności, a producent gwarantuje działanie nawet do minus 50 stopni Celsjusza.

Porównanie technologii baterii stosowanych w samochodach elektrycznych

Porównanie pokazuje, że wybór technologii baterii w dużej mierze zależy od przeznaczenia samochodu.

Wyzwania i ograniczenia wdrożenia akumulatorów sodowo-jonowych

Mimo licznych zalet, technologia sodowo-jonowa stoi przed kilkoma wyzwaniami. Najważniejszym z nich jest niższa gęstość energii w porównaniu do baterii litowo-jonowych, co przekłada się na mniejszy zasięg pojazdów. Dodatkowo, infrastruktura produkcyjna wymaga dostosowania do nowych procesów, a producenci muszą przeprowadzić szeroko zakrojone testy bezpieczeństwa i trwałości. Istotnym aspektem jest także konieczność edukacji rynku oraz przekonania konsumentów do nowej technologii, zwłaszcza w kontekście doniesień o potencjalnych zagrożeniach pożarowych. Wdrożenie na szeroką skalę będzie wymagało współpracy producentów, regulatorów i dostawców surowców.

Czy akumulator sodowo-jonowy jest bezpieczniejszy niż Li-ion?

Bezpieczeństwo baterii pozostaje jednym z najważniejszych tematów w dyskusji o elektromobilności, zwłaszcza w kontekście doniesień o pożarach samochodów elektrycznych. Nic dziwnego, że wraz z upowszechnieniem się technologii sodowo-jonowej pojawia się pytanie o bezpieczeństwo.

Według firmy CATL baterie sodowe mają tutaj przewagę nad klasycznymi ogniwami litowo-jonowymi. Producent deklaruje, że ogniwa sodowo-jonowe są praktycznie niepalne, lepiej znoszą wysokie temperatury i duże prądy ładowania, a także zachowują stabilność w warunkach przeciążenia. Chińczycy deklarują, że nowe akumulatory przeszły standardowe procedury testowe stosowane w branży motoryzacyjnej, w tym próby zderzeniowe oraz test przebicia gwoździem.

Na korzyść technologii przemawiają właściwości chemiczne sodu, który w porównaniu z litem pracuje przy niższym potencjale elektrochemicznym. Ogranicza to ryzyko gwałtownych reakcji prowadzących do niekontrolowanego wzrostu temperatury, co może doprowadzić do zapłonu ogniwa. Testy laboratoryjne wskazują również na wysoką stabilność termiczną materiałów stosowanych w ogniwach Na-ion. Bezpieczeństwo eksploatacyjne podnosi też duża trwałość, ponieważ to akumulatory mające wytrzymywać większą liczbę cykli ładowania i rozładowania niż niektóre baterie litowe.

Przeczytaj też: Chińskie hybrydy plug-in – przegląd technologii chińskich samochodów PHEV

Bateria sodowo-jonowa w badaniach BAM

Wątpliwości dotyczące bezpieczeństwa stawia m.in. Niemiecki Federalny Instytut Badań i Testowania Materiałów (BAM). Niezależne testy bezpieczeństwa przeprowadzone przez ten podmiot w 2025 roku wykazały, że w przypadku poważnego uszkodzenia mechanicznego (np. test przebicia ogniwa), akumulatory sodowo-jonowe również mogą ulec zapłonowi. Oznacza to, że technologia nie eliminuje całkowicie ryzyka znanego z baterii litowo-jonowych, a rzeczywisty poziom bezpieczeństwa zależy od konkretnej konstrukcji ogniwa, systemów zarządzania baterią oraz integracji pakietu w pojeździe.

Eksperci zwracają uwagę na potencjalnie nowe mechanizmy degradacji materiałów elektrod, które są analizowane dopiero w warunkach rzeczywistej eksploatacji. Tymczasem technologia sodowo-jonowa pozostaje stosunkowo młoda i nie posiada jeszcze wieloletniej historii eksploatacji w seryjnych samochodach elektrycznych. Brakuje danych dotyczących zachowania ogniw po wielu latach użytkowania, dużych przebiegach czy intensywnym szybkim ładowaniu.

Dlatego można mówić o rozwiązaniu perspektywicznym, które może poprawić bezpieczeństwo baterii EV. Jednak z drugiej strony pełna ocena bezpieczeństwa będzie możliwa dopiero po kilku latach obecności technologii na rynku na szerszą skalę.

Zastosowanie akumulatorów sodowych – auta miejskie i magazynowanie energii

Jest kilka obszarów, w których technologia sodowo-jonowa może znaleźć zastosowanie. Dotyczy to również motoryzacji:

• Auta elektryczne segmentu A i B – typowe miejskie samochody przeznaczone do codziennej jazdy na krótkich dystansach. W takich pojazdach niższa gęstość energii nie stanowi dużego ograniczenia, ponieważ realne przebiegi dzienne rzadko przekraczają kilkadziesiąt kilometrów. Równocześnie niższy koszt akumulatora znacząco obniży cenę pojazdu.

• Floty oraz usługi współdzielonej mobilności – samochody wykorzystywane w car-sharingu lub firmowych parkach pojazdów zwykle poruszają się po przewidywalnych trasach i regularnie wracają do punktów ładowania. W takich warunkach zasięg może mieć mniejsze znaczenie niż trwałość baterii i koszt eksploatacji.

Wszystko wskazuje na to, że baterie Na-ion pojawią się zwłaszcza tam, gdzie kluczową rolę odgrywa cena. Natomiast przynajmniej w najbliższej przyszłości raczej nie będą na wyposażeniu aut segmentu premium.

Przeczytaj też: Najtańsze samochody elektryczne w Polsce w 2025 roku – przegląd rynku. Ceny katalogowe i z dotacją NaszEauto

Ponadto nowa technologia niemal na pewno upowszechni się w magazynach energii, które współpracują z odnawialnymi źródłami energii, zwłaszcza instalacjami fotowoltaicznymi. W takich warunkach masa akumulatora ma mniejsze znaczenie, a ważniejsze są stabilność pracy, bezpieczeństwo i niższa cena.

Czy akumulatory sodowo-jonowe zastąpią baterie litowe?

Baterie sodowo-jonowe nie mają na celu zastąpić technologii litowo-jonowej, ale ją uzupełnić. Akumulatory Li-ion pozostają bezkonkurencyjne tam, gdzie kluczowy jest maksymalny zasięg i wysoka gęstość energii. Oznacza to, że nadal będą stosowane w samochodach klasy średniej i premium oraz pojazdach przeznaczonych do długich tras. Z kolei zastosowanie ogniw sodowo-jonowych może okazać się bardziej opłacalne w autach miejskich, flotowych i budżetowych, gdzie większe znaczenie ma koszt produkcji niż absolutne osiągi.

Przyszłość baterii samochodowych będzie więc opierać się na współistnieniu różnych akumulatorów. Podobnie przez lata funkcjonowały obok siebie silniki spalinowe benzynowe i wysokoprężne, które odpowiadały na odmienne potrzeby użytkowników. Tak samo uzupełniać się będą technologie baterii do aut elektrycznych, w tym Li-ion i Na-ion.

Wady i zalety akumulatorów sodowo-jonowych

Rozwój technologii Na-ion może okazać się bardzo ważny i przydatny dla branży elektromobilności. Nie będzie tak dlatego, że akumulatory sodowo-jonowe w samochodach elektrycznych radykalnie zwiększą zasięgi. Natomiast wpływ baterii sodowych przełoży się na niższe ceny, a więc większą dostępność pojazdów, co przyspieszy rozwój rynku EV.

zdjęcie: akumulatory sodowo-jonowe w samochodach elektrycznych (https://pixabay.com/vectors/electric-car-charging-station-e-car-2545290/)

Wpływ akumulatorów sodowo-jonowych na rynek wtórny i ekologię

Wprowadzenie akumulatorów sodowo-jonowych może mieć istotny wpływ na rynek wtórny samochodów elektrycznych. Tańsze i łatwiej dostępne baterie mogą zwiększyć dostępność używanych aut elektrycznych, obniżając barierę wejścia dla nowych użytkowników. Ponadto, sód jest pierwiastkiem mniej problematycznym środowiskowo niż lit, co może przełożyć się na mniejsze obciążenie ekologiczne związane z produkcją i recyklingiem baterii. Jednak procesy recyklingu akumulatorów sodowo-jonowych są obecnie na wczesnym etapie rozwoju i wymagają dalszych badań, aby zapewnić ich efektywność i bezpieczeństwo.