در حالی که دولتها و شرکتها به دنبال آیندهای مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر هستند، نیاز به باتریهای مقیاس کاربردی (utility-scale) بیش از هر زمان دیگری احساس میشود. در حال حاضر، شکل غالب باتریها، باتریهای لیتیوم-یونی هستند که با استفاده از لیتیوم و سایر مواد معدنی حیاتی تولید میشوند – بازاری که تحت سلطه چین قرار دارد. اگرچه این نوع باتریها برای وسایل الکترونیکی، خودروهای برقی (EVs) و ذخیرهسازی در مقیاس بزرگ بسیار مفید هستند، اما پیشبینی میشود که تقاضا برای لیتیوم در سالهای آینده از عرضه آن پیشی بگیرد. سالهاست که پژوهشگران در حال ارزیابی پتانسیل فناوریهای جایگزین باتری برای حمایت از گذار سبز هستند و یک شرکت باور دارد که شاید سرانجام راهحل را یافته است.
آنتونیو بکلگ حدود هشت سال در دانشگاه استنفورد به جستجوی اشکال جایگزین باتری پرداخت که برای ذخیرهسازی در مقیاس کاربردی قابل استفاده باشند. سرانجام، بکلگ باور دارد که ممکن است پاسخی یافته باشد، آن هم با استفاده از فناوریای که نخستین بار در دهه ۱۹۷۰ توسعه یافت و از نمک خوراکی بهره میبرد. بکلگ طیف گستردهای از فناوریهای باتری را بررسی کرد و در نهایت به خانوادهای از باتریهای سدیم-فلز هالید رسید. شرکت بریتانیایی Beta Research نخستین توسعهدهنده باتریهای آهن-سدیم بود، اما در دهه ۱۹۸۰ به دلیل چگالی انرژی بالاتر، به باتریهای نیکل-سدیم روی آورد.
با این حال، باتریهای آهن-سدیم ممکن است برای نیازهای امروزی مناسبتر باشند و بکلگ تحقیقاتی را که پیشتر کنار گذاشته شده بود ادامه میدهد. او باور دارد این فناوری میتواند به استارتاپ او به نام Inlyte Energy، که در سال ۲۰۲۱ تأسیس شده، در توسعه ذخیرهسازی انرژی ارزان و بلندمدت کمک کند. برخلاف خودروهای برقی که نیاز به باتریهایی با توان بالا در فضای کوچک دارند – چیزی که باتریهای نیکل-سدیم فراهم میکنند – نیروگاهها نیاز ندارند چنین تراکم انرژیای را در فضای اندک داشته باشند. بکلگ میگوید: «الآن باید روی هزینه تمرکز کنیم. موضوع اصلی دیگر چگالی انرژی نیست.»
بکلگ در سال ۲۰۲۲ با Beta Research همکاری کرد تا تحقیقات قبلی که متوقف شده بود را ادامه دهد. این همکاری منجر به ساخت یک سلول مقیاسپذیر در قالب یک لوله سرامیکی پر شده با آهن و نمک پودری شد که ۲۰ برابر بیشتر از سلولهای قبلی انرژی ذخیره میکند؛ سلولهایی که برای خودروهای برقی طراحی شده بودند. Inlyte از آن زمان یک مرحله تست موفق را بر روی ماژولی شامل ۱۰۰ سلول انجام داده است. بکلگ توضیح میدهد: «این اولین ماژول ما بود و به خوبی عمل کرد. ما بر پایه فناوریای کار میکنیم که سابقه طولانی دارد، بنابراین نیازی به اختراع دوباره نداریم.»
استفاده از فناوریهای موجود و آزمایششده به Inlyte اجازه داده تا توسعه باتریهای بزرگتر را تسریع کرده و سریعتر به مرحله آزمایش برسد. این شرکت اولین قرارداد بزرگ خود را با شرکت Southern Co. امضا کرده است، که مالک بزرگترین تأسیسات برق در ایالتهای آلاباما، جورجیا و میسیسیپی است. طبق این قرارداد، یک پروژه نمایشی با ظرفیت ۸۰ کیلووات و ۱.۵ مگاواتساعت در نزدیکی بیرمنگام، آلاباما، تا پایان سال ۲۰۲۵ نصب خواهد شد. این پروژه بهعنوان آزمایش میدانی برای استفاده در مقیاس بزرگتر عمل خواهد کرد. شرکت Southern متعهد شده است که این سیستم را برای حداقل یک سال راهاندازی و بهرهبرداری کند، تا بخشی از برنامه آن برای آزمایش سیستمهای ذخیرهسازی بلندمدت نوآورانه باشد.
این فناوری برای شرکتهایی که به دنبال جایگزینی برای باتریهای لیتیوم-یونی هستند بسیار جذاب است، چرا که خطر آتشسوزی بسیار کمی دارد؛ چون از الکترولیتهای قابل اشتعال استفاده نمیکند – چیزی که در باتریهای لیتیوم-یونی وجود دارد. همچنین اجزای مورد نیاز برای تولید این باتریها میتوانند از منابع داخلی تأمین شوند، که در شرایط اقتصادی فعلی اهمیت بیشتری یافته است. افزون بر این، مواد اولیه مورد نیاز برای تولید این نوع باتری بسیار ارزان هستند، فرآیند تولید سادهای دارد و از نظر کارایی نیز مشابه باتریهای لیتیوم-یونی است.
بن کون، مدیر ارشد تجاری Inlyte، میگوید: «باتریهای ما از فلزات ارزان و فراوان استفاده میکنند.» او توضیح میدهد: «باتریهای آهن-سدیم ویژگی جالبی دارند؛ اگر بخواهید باتریای با زمان پشتیبانی بیشتر داشته باشید، فقط باید آهن و نمک بیشتری اضافه کنید. وقتی یک باتری با نرخ تخلیه ۵ تا ۱۰ ساعت ساختید، میتوانید با افزودن آهن و نمک بیشتر، آن را به ۲۴ ساعت برسانید.» کون همچنین افزود: «ما حتی در برخی شاخصها عملکرد بهتری از لیتیوم داریم.»
Inlyte در سال ۲۰۲۳ مبلغ ۸ میلیون دلار سرمایه اولیه جذب کرد و تأسیسات شرکت Beta Research در بریتانیا را برای توسعه فناوری خریداری کرد. این شرکت اخیراً نیز با شرکت سوئیسی Horien Salt Battery برای افزایش تولید در اولین کارخانه مستقر در آمریکا، شراکت راهبردی امضا کرده است. این مسئله نشان میدهد که Inlyte ممکن است بهزودی از مرحله پایلوت فراتر رفته و به تجاریسازی نزدیک شود. کون توضیح داد: «وقتی به سطح گیگافکتوری برسیم، انتظار داریم فناوری ما بتواند با لیتیوم-یون رقابت کند، بهویژه در کاربردهایی مانند جابهجایی بار (load shifting) و یک راهحل ایمن و مقرونبهصرفه برای پروژههای شبکهای ارائه دهد.»
مسیر ارزیابی و آزمایش فناوریهای جایگزین باتری، طولانی و دشوار است و بسیاری از استارتاپها در این راه شکست خوردهاند. اغلب، فناوریهای جایگزین در آزمایشهای دنیای واقعی کارایی لازم را نداشتهاند. با این حال، بکلگ و همکارانش امیدوارند استفاده از فناوری موجود و موفقیت در فاز آزمایشی به Inlyte کمک کند تا راهحلی جایگزین، ارزان و قابل تولید داخلی ارائه دهد که به منابع محدود لیتیوم وابسته نباشد.