Een week na de onthulling van de natrium-ionbatterij Naxtra voor elektrische voertuigen heeft CATL de grootste bestelling voor natrium-ionbatterijen in de geschiedenis getekend: 60 GWh voor energieopslag op netwerkschaal over een periode van drie jaar. De technologie heeft de grens overschreden van laboratoriumdoorbraak naar industrieel product.

De inkt van CATL's Tech Day-aankondigingen was nog maar net droog. s Werelds grootste batterij verklaarde dat zijn natrium-ion Naxtra-cel eind 2026 in massaproductie zou gaan. Het was een verklaring over auto's naar aanleiding van de Beijing Motor Show. Minder dan een week later laat het bedrijf al zien hoe het de natrium-ion-technologie kan opschalen naar ongekende niveaus.

Waterscheidingsmoment

CATL heeft een driejarige strategische samenwerkingsovereenkomst getekend met Beijing HyperStrong Technology, die betrekking heeft op de levering van 60 GWh natrium-ionbatterijen voor energieopslagtoepassingen.

Geen enkele fabrikant van natrium-ionen is ooit in de buurt gekomen van een commerciële order van deze omvang. Hoe groot dat is, blijkt wel uit het feit dat de batterijfabrikant vorig jaar slechts het dubbele aantal energieopslagcellen heeft verscheept, verdeeld over alle soorten chemicaliën en continenten.

Belangrijker nog, het is het bewijs dat CATL de uitdagingen in de hele massaproductieketen van natrium-ionbatterijen heeft overwonnen. Dit opent inderdaad de deur naar een brede toepassing in auto's en de energieopslagindustrie; het is een keerpunt.

Niet dezelfde batterij

Eén belangrijk verschil is echter dat het technisch van belang is. De cel die in de systemen voor netopslag van HyperStrong wordt gebruikt is niet dezelfde als de Naxtra EV-accu die op Tech Day werd onthuld. De energieopslagversie is een grootformaat cel met een energiedichtheid van ongeveer 160 Wh/kg, iets onder de 175 Wh/kg van Naxtra. Lithium-ion verdubbelt dat.

Maar wat deze natrium-ioncellen missen in ruwe dichtheid, maken ze goed in uithoudingsvermogen: meer dan 15.000 cycli met behoud van 80% capaciteit. Dit betekent dat de packs veertig jaar meegaan bij dagelijks opladen en ontladen, terwijl het thermische werkvenster zich uitstrekt van -40°C tot +70°C.

Het productieprobleem

De chemie van natrium-ion batterijen is al tientallen jaren bekend. Net als bij solid-state versies was de barrière voor commercialisatie niet zozeer het tekstboek over elektrochemie, maar de realiteit van de fabrieksvloer. In de aankondiging van CATL worden de specifieke fabricageproblemen genoemd die nu zijn opgelost: schuimvorming in productielijnen voor harde koolstof en vochtbeheersing tijdens celassemblage. 

De oplossingen die het bedrijf heeft geïmplementeerd zijn weinig prestigieuze technische prestaties (aanpassing van de poriegrootte op angstrom-niveau, moleculaire waterafsluiting aan het oppervlak en adaptieve dynamische formatieprocessen, om precies te zijn). Toch doen ze wat ze moeten doen: het werkende prototype omzetten in een betrouwbare toeleveringsketen.

Debrecen, Hongarije

Interessant is dat CATL de nieuwe cellen zo heeft ontworpen dat ze dezelfde fysieke afmetingen hebben als zijn bestaande lithium-ion energieopslagproducten. Hierdoor kunnen klanten zoals HyperStrong de natrium-ioncellen in hun bestaande architecturen implementeren zonder een fundamenteel herontwerp. Dit bespaart aanpassingskosten en is natuurlijk een overtuigend commercieel argument.

Natriumionbatterijen staan al op de routekaart van CATL sinds het bedrijf de chemie voor het eerst publiekelijk onthulde in 2021. Hoewel deze overeenkomst van 60 GWh een nieuw tempo aangeeft voor natrium-ion als chemie, is het geen verrassende verstoring, maar eerder een nauwgezet opgesteld productieplan.

Natrium komt ongeveer 1000 keer meer voor in de aardkorst dan lithium en de toeleveringsketens van natrium hebben niet de geopolitieke concentratierisico's van lithium, kobalt en nikkel.

De gesprekken over energieopslag in Europa gaan meestal over lithium-ijzerfosfaat. CATL heeft een Europese celfabriek in Debrecen, Hongarije. Of de fabriek in Debrecen natrium-ioncellen zal produceren naast de lithium-ionlijnen is nog te vroeg om te zeggen.