En januarimorgon i Arjeplog står en elbil med litiumbatteri ute på parkeringen, och föraren ser räckvidden krympa redan innan hon har backat ut. Det är just den sortens vardagsproblem som natriumjonbatterier, ofta kallade saltbatterier, nu börjar lösa. De har i början av året blivit lika billiga som de litiumjärnfosfatbatterier som sitter i många prisvärda elbilar. De klarar extrem kyla bättre, och de håller i decennier i stationära lager. De första som märker skillnaden är köpare av budgetbilar, folk i kalla klimat och elnätet. Ägare av dyra premiumbilar märker den sist.
Skiftet påverkar alltså vilken sorts batteri som hamnar i vilken sorts produkt. Natrium ersätter inte litium rakt av. Vissa saker blir billigare och tåligare, medan andra förblir litiumets domän ett bra tag till.
Grundämnet finns i varje saltkar
Natrium är samma ämne som finns i vanligt koksalt. Det är ungefär 1 000 gånger vanligare än litium i jordskorpan. Det går att utvinna nästan var som helst, och därför är råvaran billig och svår att monopolisera.
Ett batteri fungerar genom att små laddade partiklar, joner, vandrar fram och tillbaka mellan två poler när du laddar och använder det. I ett litiumbatteri är det litiumjoner som gör jobbet. I ett natriumjonbatteri är det natriumjoner. Principen är densamma, men materialen runt omkring skiljer sig.
Den viktigaste jämförelsen är LFP, litiumjärnfosfat. Det är den billigare och tåligare litiumvarianten som många tillverkare har gått över till i sina instegsmodeller. När natriumbatterierna nådde samma kostnadsnivå som LFP tidigare i år försvann det sista argumentet mot dem på pris. Tidigare var de en lovande teknik som var för dyr för att spela någon roll. Nu kan de konkurrera på allvar.
Det finns också en politisk dimension. Litiumets försörjningskedja är koncentrerad till ett fåtal länder, och mycket av förädlingen sker i Kina. Ett batteri byggt på salt gör det svårare för en enskild aktör att strypa tillgången. Ironiskt nog är det ändå Kina som leder natriumutvecklingen, med över 42 aktiva expansionsprojekt.
Changan Nevo A06 blev första massproducerade bilen
Under slutet av förra året rullade Changans Nevo A06 ut som den första serietillverkade elbilen med natriumjonbatteri. Cellerna kommer från CATL, världens största batteritillverkare. Changan valde att visa upp bilen i kyla, vilket säger en del om vilken egenskap tillverkarna själva tycker är viktigast att sälja in.
Bilen är ingen räckviddsrekordhållare och ska inte heller vara det. Den är en mellanklassbil för den kinesiska massmarknaden, och där räknar köparna kronor mer än kilometer. Det är precis den nisch där natrium gör störst nytta.
Min bedömning är att A06 är viktigare som bevis än som produkt. En biltillverkare har vågat sätta en ny batterikemi i en bil som säljs i stora volymer. Det är en annan sak än en prototyp på en mässa. Garantiåtaganden, servicekedja och andrahandsvärden måste nu fungera på riktigt.
Kylan är natriumets starkaste kort
Enligt CATL behåller deras natriumceller 90 procent av kapaciteten vid 40 minusgrader. Ett vanligt litiumbatteri blir trögt redan vid betydligt mildare kyla. Det laddar långsamt, ger mindre effekt och visar kortare räckvidd.
Förklaringen ligger i hur jonerna rör sig. Inne i batteriet flyter de genom en vätska, elektrolyten. När det blir kallt tjocknar vätskan, och jonerna fastnar lättare. Natriumjoner sitter löst bundna till vätskans molekyler och kan därför släppa och röra sig snabbare än litiumjoner när temperaturen faller. Resultatet blir ett batteri som fortsätter att leverera när termometern visar siffror som får de flesta svenska bilägare att ha motorvärmaren igång hela natten.
För Norrland, Finland och Kanada är det här ett stort argument. Det gäller även för arbetsmaskiner, reservkraft i obemannade stationer och allt annat som står ute året runt.
Säkerheten är den andra fördelen. Natriumbatterier är mindre benägna att hamna i termisk rusning, alltså den kedjereaktion där ett överhettat batteri värmer upp sig självt tills det börjar brinna. Lägre brand- och explosionsrisk gör dem mer attraktiva i garage, källare och tätbebyggda områden.
Hina-cellen väger en tredjedel mer än Teslas
Den ärliga nackdelen är vikten. Forskaren Moritz Schütte vid RWTH Aachen jämförde en natriumcell från kinesiska Hina med Teslas litiumceller. På de flesta mätpunkter höll natriumcellen jämna steg. Men för samma mängd lagrad energi vägde den ungefär en tredjedel mer.
Varför? Natriumatomer är större och tyngre än litiumatomer. Det betyder att varje kilo batteri rymmer mindre energi. CATL:s bästa celler når 175 Wh/kg, vilket hamnar i samma klass som de LFP-celler Tesla använder i sina billigare modeller. De energitätaste litiumcellerna i premiumbilar ligger dock klart högre.
I en bil får det två konsekvenser. Antingen bygger tillverkaren ett lika stort batteri och bilen blir tyngre, vilket ökar förbrukningen per mil. Eller så väljer man ett mindre batteri och accepterar kortare räckvidd. För en stadsbil som sällan kör längre än tio mil om dagen spelar det liten roll. För en familj som drar husvagn till fjällen spelar det stor roll.
Aachen-gruppen har gått på djupet i själva cellerna, och resultatet beskrev vi i artikeln om hur tyska forskare röntgade 120 natriumceller och hittade koppar.
Elnätet kan bli saltbatteriernas största marknad
I ett stationärt batterilager spelar vikten nästan ingen roll. Containern står på en betongplatta och ska aldrig accelerera från noll till hundra. Där räknas istället pris, livslängd och säkerhet, och på alla tre punkterna står natrium starkt.
Tiotusen cykler och tre decennier
Nästa generations natriumceller klarar över 10 000 laddningscykler innan kapaciteten sjunker under 80 procent. En cykel om dagen ger drygt 27 års drift. Det stämmer väl med att CATL uppger 25 till 30 års livslängd för sina natriumbaserade lagringssystem. För den som investerar i ett batterilager betyder det att kostnaden kan slås ut över nästan lika lång tid som ett vindkraftverk eller en solpark står.
Behovet av sådana lager växer snabbt i regioner där elnätet inte hänger med (se vår genomgång av batteriboomen som ska skydda Skåne när elen inte räcker).
General Motors och datacentren
I USA har General Motors gått ihop med startupbolaget Peak Energy för att bygga fler natriumbaserade energilager. Peak Energy säljer redan batterier till datacenter, som behöver enorma mängder stabil ström dygnet runt och där en batteribrand vore en katastrof. Att en av världens största biltillverkare satsar på natrium för elnätet, och inte primärt för sina bilar, säger mycket om var tekniken gör störst nytta i dag.
Vilken kemi passar var?
Framtiden ser inte ut som en kamp mellan litium och natrium där en vinner. Olika kemier kommer att sitta i olika produkter, ungefär som diesel, bensin och el har levt sida vid sida i olika fordonstyper. Så här ser fördelningen ut utifrån egenskaperna ovan:
| Användning | Bästa valet | Avgörande faktor |
|---|---|---|
| Premiumbil med lång räckvidd | Litium med hög energitäthet | Vikt och räckvidd |
| Budgetbil och stadsbil | Natrium eller LFP | Pris |
| Bil i arktiskt klimat | Natrium | Kapacitet i kyla |
| Nätlager och solparker | Natrium | Livslängd och kostnad per cykel |
| Datacenter och reservkraft | Natrium | Brandsäkerhet |
| Lastbilar på långa sträckor | Öppen fråga | Vikt mot pris och tålighet |
Lastbilarna är den intressanta gråzonen. Tunga fordon är känsliga för batterivikt eftersom varje extra kilo batteri betyder mindre last. Samtidigt körs de hårt och länge, och där väger hög cykeltålighet tungt. Min gissning är att regionala distributionsbilar går över till natrium först, medan fjärrtrafiken stannar kvar vid litium.
Kina bygger medan Europa letar sin roll
Med över 42 aktiva expansionsprojekt har Kina ett försprång som tar år att hämta in. Kinesiska tillverkare kontrollerar redan stora delar av litiumkedjan, och nu bygger de upp natriumkedjan från grunden innan konkurrenterna hunnit reagera. Det är samma mönster som med solpaneler och LFP-batterier tidigare.
För europeiska batteritillverkare är det både ett hot och en öppning. Natrium kräver inga sällsynta råvaror, så ingen startar med ett råvaruövertag. Men den som ska konkurrera måste kunna producera i stora volymer till låg kostnad, och där har Europa haft det tufft de senaste åren. Den svenska batteriindustrin har haft sina egna motgångar, även om det finns ljuspunkter som när en svensk batterifabrik gör comeback med 120 miljoner.
Vad du kan göra med informationen redan nu
Ska du köpa elbil i höst finns ingen anledning att vänta på natrium, så länge du inte bor där vintrarna regelbundet slår 25 minusgrader. De natriumbilar som finns säljs främst i Kina, och utbudet i Sverige är ännu litet. En bra LFP-bil i dag är ett säkrare köp än en natriumbil som kanske dyker upp hos svenska återförsäljare om ett år eller två.
Funderar du på ett hembatteri till solcellerna, eller som företagare på ett batterilager för att kapa effekttoppar, ser det annorlunda ut. Fråga leverantören rakt ut vilken cellkemi som sitter i lösningen och hur många cykler den är garanterad för. Erbjuder någon natrium med lång garanti och ett pris i nivå med LFP är det värt att ta på allvar, eftersom livslängd och brandsäkerhet är precis de egenskaper ett batteri i ett hus behöver mest.
Den största förändringen sker i det tysta. Om några år kommer många av de containrar som jämnar ut elpriset i ditt elområde att vara fyllda med salt, och det kommer att märkas på elräkningen långt innan det syns på bilhandlarens prislapp.