Учёные из Western University создали твёрдотельные натрий-ионные батареи с эффективностью 99,26% при 600+ циклах зарядки — практически на уровне литий-ионных, но безопаснее и дешевле
Новая технология использует твёрдый электролит на основе серы и хлора вместо жидкого, полностью устраняя риск воспламенения
Это критический шаг к замене батарей в сетевом хранилище энергии и создаёт открытую дверь для массового развёртывания возобновляемых источников
Контекст: почему натрий-ион получил внезапное ускорение
На протяжении 15 лет литий-ионные батареи доминировали в энергетическом секторе: они занимают около 70% всех перезаряжаемых батарей в мире, и более 90% этого спроса идёт на стационарное хранилище энергии. Однако именно это доминирование обнажило их уязвимость. Батарейные энергохранилища (BESS) на национальном уровне сталкиваются с растущим скепсисом: повторяющиеся пожары на объектах батарейного хранилища в Калифорнии вынудили власти строить дорогостоящие системы пожаротушения. Это сдерживает развёртывание ветровых и солнечных электростанций в регионах, где мощность хранилища критична для стабильности сети.
Натрий-ионные батареи рассматривались как перспективная альтернатива, но долгое время оставались «батарейным ребёнком» с низкой энергоёмкостью и неопределённой долговечностью. Ситуация изменилась в 2024–2025 годах: CATL представила батареи с энергоёмкостью 200 Вт⋅ч/кг (вместо ранних 160), а китайская IM Motors объявила о производстве батарей для первого серийного автомобиля L6 с энергоёмкостью 130 кВт⋅ч ещё в 2025 году. Но главное — натрий-ионные батареи всё ещё оставались уязвимы к старой проблеме: как и литий-ионные, они используют жидкие электролиты, которые легко воспламеняются при перегреве.
Что произошло: твёрдотельная архитектура меняет игру
Исследователи из Western University (Канада) под руководством профессора Янга Чжао совершили прорыв, который фундаментально решает эту проблему. Они разработали твёрдотельный электролит из материала, содержащего серу и хлор, который проводит ионы натрия с эффективностью, близкой к жидким электролитам, но с одним критическим отличием: он невоспламеняем.
Кулоновская эффективность: 99,26% при 600+ циклах (приблизительно соответствует литий-ионным батареям)
Электролит: твёрдый, невоспламеняемый (в отличие от жидких, используемых сейчас)
Ионная проводимость: сопоставима с жидкими электролитами благодаря структуре серы и хлора
Валидация: подтверждена синхротронными рентгеновскими измерениями на канадском ускорителе Canadian Light Source
Результаты исследования опубликованы в двух рецензируемых журналах: первое исследование вышло в May 2025 в журнале Advanced Materials, второе в August 2025 в Advanced Functional Materials. Исследователи использовали синхротронные рентгеновские инструменты для прямого наблюдения движения ионов натрия внутри твёрдого электролита — инструменты, которые раньше были доступны только крупнейшим исследовательским центрам.
«Мы заменили жидкий электролит в батарее на твёрдотельный электролит — он невоспламеняем. Эти рентгеновские инструменты позволяют нам видеть локальную химическую среду, пути ионов и структуру связей способами, на которые обычные лабораторные инструменты неспособны»— Yang Zhao, профессор кафедры механики и материаловедения, Western University
Почему это имеет значение для бизнеса и сети
Твёрдотельные натрий-ионные батареи адресуют две критические рыночные боли одновременно:
1. Проблема безопасности в сетевом хранилище
Сегодня батарейные энергохранилища на национальном уровне требуют дорогостоящих систем пожаротушения и изоляции. Это увеличивает капитальные затраты на 15–20%. Батареи, которые физически не могут вспыхнуть (невоспламеняемый электролит), устраняют эту затратную статью и открывают путь для развёртывания в более плотных городских условиях. Международное энергетическое агентство (МЭА) выявило, что сетевое хранилище является критическим узким местом для масштабирования ветровой и солнечной энергии — именно здесь натрий-ионные батареи могут сделать качественный скачок.
2. Снижение затрат при сохранении производительности
Натрий — 1000-кратно более доступен в земной коре, чем литий. Это означает, что при массовом производстве натрий-ионные батареи могут стоить на 30–40% дешевле литий-ионных. Новое исследование показывает, что твёрдотельная архитектура натрий-иона достигает энергоёмкости, сопоставимой с литий-железофосфатными батареями (LFP) — стандартом промышленности. Это снижает экономическую необходимость в дорогостоящем литии.
Временная шкала: когда эта технология коммерциализируется
2025–2026: Масштабирование производства прототипов и демонстрация цикловой долговечности (целевой KPI: 2000+ циклов без деградации)
2027–2029: Пилотное производство для испытаний в сетевом хранилище (5–50 МВт⋅ч объёмы)
2030+: Массовое производство при снижении себестоимости до 40–60 $/кВт⋅ч (целевой уровень для конкурентоспособности с LFP)
Исследователи из Western University на следующем этапе должны будут продемонстрировать оптимальный баланс между безопасностью и энергоёмкостью, а затем разработать масштабируемый производственный метод. Это критический путь: материалы, которые работают в лабораторных условиях при производстве 10–50 ячеек, часто показывают неожиданные дефекты при масштабировании до 1000–10000 ячеек в день.
Однако глобальная инвестиционная логика работает в пользу натрий-ионных батарей. В 2025 году крупнейшие автопроизводители и поставщики батарей — Toyota, Volkswagen, BMW, Hyundai, Geely — объявили стратегические инвестиции в твёрдотельные батареи (литий-натриевые гибриды). Это означает, что производственные мощности и знания появятся, даже если технология немного задержится.
Конкурентный ландшафт: кто ещё в гонке
Натрий-ион — это не монополия лабораторных исследований. В промышленности уже есть движение:
Contemporary Amperex Technology (CATL) — китайский лидер батарей — уже коммерциализирует натрий-ионные батареи второго поколения с энергоёмкостью 200 Вт⋅ч/кг и операционным диапазоном от -40°C до +70°C. Батареи планируются для массового производства в декабре 2025.
IM Motors — китайский производитель электромобилей — объявил о первом серийном автомобиле L6 с 130-кВт⋅ч натрий-ионной батареей на 2025 год. Это первый коммерческий автомобиль с натрий-ионом на рынке, хотя энергоёмкость пока ниже, чем у целевого поколения LFP.
Inlyte Technologies — американский стартап с поддержкой Southern Company — недавно завершила полномасштабные тесты натрий-металл-хлоридной батареи с 700+ циклами и прогнозируемым сроком службы в 20 лет. Это альтернативная архитектура натрий-иона, но с той же целью — безопасность и долговечность.
Твёрдотельные литий-ионные батареи (Solid Power, QuantumScape, Samsung SDI) остаются лидерами по энергоёмкости (375+ Вт⋅ч/кг), но их стоимость остаётся 2,5–3x выше, чем у жидких LFP. Натрий-ионные твёрдотельные батареи занимают промежуточную позицию: безопаснее, чем жидкие, дешевле, чем литиевые твёрдотельные, но менее энергоёмки.
Рисковые факторы и вызовы
Несмотря на оптимистичные результаты, на пути к коммерциализации есть серьёзные преграды:
Масштабирование производства: твёрдотельные батареи требуют управления парой газовых/жидких фаз при производстве — это требует новых заводов и процессов
Циклическая долговечность: исследование показывает 600 циклов в лабораторных условиях, но реальное сетевое хранилище требует 2000–5000 циклов
Конкуренция с LFP: литий-железофосфатные батареи уже массово производятся (CATL, BYD), требуют снижения стоимости натрия на 30–40% для цены ниже $50/кВт⋅ч
Регуляторные пустоты: стандарты безопасности для твёрдотельных батарей в сетевом хранилище ещё не утверждены (IEC, NERC)
Инвестиционный сигнал и следующие шаги
Для инвесторов и аналитиков основной сигнал ясен: твёрдотельные натрий-ионные батареи больше не являются лабораторным проектом. Опубликование результатов в Top-tier журналах (Advanced Materials, Advanced Functional Materials), валидация синхротронными методами и поддержка университетской инфраструктуры означают, что технология имеет инжинерное качество, готовое к итерации.
Ключевые события для отслеживания в 2026–2027 годах:
✓ Объявление о пилотном производстве (50–500 МВт⋅ч в год) крупным батарейным производителем (CATL, BYD, Volkswagen)
✓ Завершение демонстрационного проекта сетевого хранилища (1–10 МВт, 4–8 часов) в Северной Америке или Европе
✓ Утверждение первых отраслевых стандартов безопасности для твёрдотельных натрий-ионных батарей
✓ Объявление о снижении стоимости до $60–80 на кВт⋅ч (критический ценовой порог для сетевого конкурентоспособности)
Узнать больше
Advanced Materials — Первое исследование Western University
Оригинальная публикация о твёрдотельном натрий-ионном электролите с высокой ионной проводимостью (май 2025)
Inlyte Technologies — Полнофункциональная натрий-металл-хлоридная батарея
Альтернативная архитектура натрий-иона для сетевого хранилища с прогнозом 20-летнего сроком службы
CATL Натрий-ионные батареи — Масштабное производство
Второе поколение коммерческих натрий-ионных батарей от лидера мирового батарейного производства
Практические идеи
Для энергетических компаний и операторов сетевого хранилища: натрий-ионные батареи могут снизить стоимость безопасности на 15–20% и открыть новые площадки для развёртывания в городских зонах. Для инвесторов: 2026–2027 будут переломными — следите за объявлениями о пилотных проектах и снижении стоимости. Для EV-производителей: натрий-ион может стать стратегическим инструментом снижения зависимости от литиевых цепочек поставок.
Источники информации
Материалы подготовлены на основе
Официальных пресс-релизов Western University, Live Science, CATL, Inlyte Technologies; статей в журналах Advanced Materials и Advanced Functional Materials; пресс-конференций компаний и отчётов аналитических агентств. Данные актуальны на 14 декабря 2025 года.
