На сегодняшний день мировой рынок аккумуляторов вращается вокруг лития — однако, это не единственный претендент на роль абсолютного лидера. В четвертом ряду периодической таблицы скрывается его прямой конкурент, обладающий своими собственными уникальными свойствами — это ванадий.
Начать можно с того, что это единственный металл на планете, способный играть роль батареи сам по себе. Все другие требуют наличия двух элементов, которые смогли бы создать необходимую для их работы разность потенциалов.
В отличие от литий-ионных батарей, ванадиевые аккумуляторы не подходят для мобильного использования. Однако крупные энергонакопительные системы и микросети — обе сферы представляют собой быстрорастущие сегменты альтернативной энергетики — идеально подходят для использования особых свойств ванадия.
Ванадиевые аккумуляторы относятся к так называемым «потоковым батареям», которые занимают промежуточное положение между обычными твердотельными батареями и топливными элементами.
Потоковые батареи используют жидкий ванадиевый электролит. При этом объем используемого электролита остается постоянным. Подобно обычным генераторам, срок работы батарей можно продлить, добавляя в них электролит, и сделать их мощнее, увеличив число стеков элементов. Также большим преимуществом ванадиевых батарей, например, перед свинцовыми и литиевыми, является их способность работать при высоких и низких температурах.
Хотя описанные свойства и являются важными преимуществами ванадиевых элементов, на особое место их ставит другое качество — способность выдерживать многие тысячи циклов заряда/разряда без деградации. В отличие от обычных батарей, которые со временем “убивают” сами себя, переполняясь отходами электрохимических реакций, ванадиевые аккумуляторы способны работать вечно. На сегодняшний день в мире уже существуют ванадиевые батареи мощностью в несколько мегаватт, которые прошли более чем через 200.000 циклов заряда и не выказывают ни малейших признаков деградации. Это существенно отличает их от литий-ионных батарей, лучшие образцы которых выдерживают максимум несколько тысяч циклов.
Разумеется, как и любые аккумуляторы, ванадиевые элементы имеют свои ограничения — наиболее важным из которых является относительно низкая плотность запасенной в них энергии. Несмотря на существенные прорывы в этой области, ванадиевые батареи пока не способны запасать столько же энергии на единицу объема, как их литий-ионные собратья. По этой причине они плохо подходят для проектов, в которых объем является решающим фактором.
Однако у ванадия есть еще одно веское преимущество перед литием – это его повсеместное распространение. Ванадий встречается в различных формах и его количество в земной коре весьма велико. На сегодняшний день центром глобальной добычи этого металла является Южная Африка. И хотя ванадий не способен пошатнуть позиции лития в секторе мобильных устройств, его способность выдерживать бесконечное число циклов заряда и отличная масштабируемость под нужды конкретного проекта позволяют ему надеяться на захват серьезной доли на рынке средних и крупных энергонакопителей.
