Ogniwa polianionowe NFPP: druga generacja akumulatorów sodowo-jonowych Heiwit

Zaktualizowano 15 październik 2026

Akumulatory sodowo-jonowe nie stanowią jednej technologii. Pod tą samą nazwą kryją się bardzo zróżnicowane składy chemiczne katod, które różnią się między sobą pod względem trwałości, bezpieczeństwa i wydajności w niskich temperaturach. Pierwsza generacja systemów Heiwit wykorzystuje katodę z warstwowych tlenków metali przejściowych (Na_xTMO₂). Druga generacja, która trafi do sprzedaży od początku 2027 roku, wykorzystuje katodę polianionową NFPP.

Niniejszy artykuł wyjaśnia, co zmienia się na płaszczyźnie elektrochemicznej i jakie korzyści płyną z magazynu stacjonarnego, uwzględniając dane kwalifikacyjne nowych ogniw.

Co oznacza “polianionowy”

W katodzie o strukturze warstwowej jony sodu poruszają się pomiędzy płaszczyznami tlenków metali przejściowych ułożonymi jedna na drugiej. Jest to wydajna struktura — gromadzi dużo energii — ale płaszczyzny te rozszerzają się i kurczą podczas każdego cyklu ładowania i rozładowywania, przez co z czasem tracą uporządkowanie. Jest to mechanizm ograniczający żywotność tej rodziny ogniw.

W katodzie polianionowej sód przemieszcza się natomiast wewnątrz sztywnej sieci trójwymiarowej, połączonej grupami fosforanowymi i pirofosforanowymi związanymi z żelazem. Skrót NFPP oznacza sodium iron pyrophosphate phosphate, Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇): rusztowanie, które ulega zaledwie nieznacznym odkształceniom podczas przepływu sodu do środka i na zewnątrz.

Wynikiem tego jest konkretny kompromis i warto to jasno powiedzieć, ponieważ stanowi on sedno tej decyzji:

Sieć polianionowa magazynuje mniej energii na kilogram niż tlenek warstwowy, ale oddaje ją przez znacznie więcej cykli, przy większej stabilności termicznej i lepszych parametrach w ekstremalnych temperaturach.

Jest to ogólna cecha charakterystyczna dla rodziny katod polianionowych, a nie informacja dotycząca konkretnego producenta: sztywność sieci krystalicznej wiąże się z masą, a masa ta nie bierze udziału w magazynowaniu energii.

W przypadku samochodu elektrycznego byłaby to niekorzystna wymiana: tam masa ma znaczenie. W przypadku magazynu stacjonarnego opartego o ścianę lub w pomieszczeniu technicznym, gdzie nikt nie podnosi baterii i chce się, żeby działała jeszcze za dwadzieścia lat, to właściwa wymiana.

Pozostała część ogniwa pozostaje bez zmian

Warto wyjaśnić, co nie zmienia się, ponieważ właśnie dzięki temu proces ten jest wykonalny na skalę przemysłową. Anoda nadal jest wykonana z hard carbon, twardy węgiel niegrafityzowalny, ten sam co w pierwszej generacji. Zasada działania jest identyczna. Proces produkcyjny również: katoda, anoda i elektrolit są wymieniane na tej samej linii, bez konieczności przeprojektowania zakładu.

Na uwagę zasługuje pewna cecha charakterystyczna sodu, wspólna dla obu rodzajów ogniw: w przeciwieństwie do litu, który wymaga miedzianego kolektora prądu na anodzie, w ogniwach sodowych oba kolektory mogą być wykonane z aluminium. To nie tylko kwestia kosztu surowca. Chodzi o to, co pozwala na całkowite rozładowanie ogniwa do zera woltów w celu jego bezpiecznego magazynowania i transportu, bez jego uszkodzenia – czego ogniwo litowe nie toleruje.

Liczby w zestawieniu

W tabeli porównano ogniwa NFPP z ogniwami referencyjnymi dostępnymi na rynku systemów magazynowania energii. Wartości dla ogniw kwasowo-ołowiowych, LFP i NMC/NCA to typowe przedziały; wartości dla ogniw NFPP to deklarowane dane kwalifikacyjne dla ogniw zastosowanych w systemie Heiwit.

Wartości dla chemii referencyjnych pochodzą z testów przeprowadzonych na określonych ogniwach porównawczych wskazanych w źródle, w podanych warunkach testowych. Nie należy ich interpretować jako uniwersalnych osiągów poszczególnych rodzin chemicznych, które obejmują ogniwa o bardzo różniących się między sobą formulacjach i budowach.

Dwa wiersze zasługują na uważną lekturę.

  gęstość energii jest niższa niż w przypadku fosforanu litowo-żelazowego: 100–120 Wh/kg. Przy tej samej zainstalowanej pojemności system oparty na polianionowym sodzie jest bardziej nieporęczny i cięższy niż system oparty na LFP. W przypadku stacjonarnych systemów magazynowania energii w gospodarstwach domowych lub w zastosowaniach komercyjnych przekłada się to na kilka centymetrów i kilka kilogramów więcej, co nie stanowi ograniczenia użytkowania — jednak warto o tym wiedzieć wcześniej, a nie później.

  cykle zostały zadeklarowane na poziomie 9 000 przy głębokości rozładowania 95%. Warunek ten należy rozpatrywać łącznie z liczbą, ponieważ to właśnie on sprawia, że dane są porównywalne: wiele kart technicznych podaje liczbę cykli przy niższej głębokości rozładowania, gdzie wartość ta naturalnie wzrasta. 9 000 cykli przy wartości DoD wynoszącej 95% oznacza, że ogniwo zostało zaprojektowane tak, aby było prawie całkowicie rozładowywane każdego dnia, i właśnie w ten sposób działa akumulator połączony z instalacją fotowoltaiczną: ładuje się w ciągu dnia, a rozładowuje wieczorem.

Niezbędne wyjaśnienie dotyczące obliczenia, które w tym miejscu robi każdy. Dziewięć tysięcy cykli odpowiada arytmetycznie około 24,7 roku wykonując jeden pełny cykl dziennie, ale nie jest to prognoza żywotności kalendarzowej. Rzeczywista żywotność baterii zależy również od temperatury roboczej, średniego stanu naładowania, faktycznej głębokości rozładowania oraz warunków eksploatacji: liczba cykli to jedna ze zmiennych, a nie ostateczny wynik.

Zachowanie w czasie mrozów

Jest to najbardziej widoczna różnica w porównaniu z fosforanem żelaza litowego i najłatwiejsza do zweryfikowania w praktyce.

W teście rozładowania w malejących temperaturach — ładowanie do 3,5 V mocą 0,5P, 10 minut przerwy, a następnie rozładowanie w temperaturze testowej — ogniwo NFPP zachowuje 95,04% pojemności w temperaturze −20 °C. W tym samym teście referencyjne ogniwo LFP osiąga wartość 67,8%.

W praktyce oznacza to, że pewnego styczniowego poranka, przy temperaturze −10 °C w nieogrzewanym pomieszczeniu technicznym, akumulator LFP dostarcza znacznie mniejszą część swojej pojemności znamionowej – właśnie w dniach, kiedy instalacja fotowoltaiczna wytwarza mniej energii, a akumulator byłby najbardziej potrzebny. Różnica ta pogłębia się wraz ze spadkiem temperatury: przy −40 °C akumulator polianionowy utrzymuje pojemność powyżej 85%, podczas gdy ogniwa LFP i NMC, wykorzystane jako punkt odniesienia w tym samym teście, nie dostarczają żadnej pojemności użytkowej.

Prąd, moc i ciepło

Test rozładowania przy rosnących prądach — ładowanie przy 0,5C, przerwa, a następnie rozładowanie przy 1C, 2C i 4C, zakres napięcia 1,5–3,5 V — uwidacznia drugą zaletę konstrukcyjną.

Wartości dla chemii referencyjnych pochodzą z testów przeprowadzonych na określonych ogniwach porównawczych wskazanych w źródle, w podanych warunkach testowych. Nie należy ich interpretować jako uniwersalnych osiągów poszczególnych rodzin chemicznych, które obejmują ogniwa o bardzo różniących się między sobą formulacjach i budowach.

Przy 4C ogniwo polianionowe dostarcza niemal całą swoją pojemność i nagrzewa się o 15,5 °C; ogniwo LFP dostarcza 83% pojemności i nagrzewa się o 22,1 °C. Mniejsze wytwarzanie ciepła przy tym samym natężeniu prądu oznacza, że system lepiej radzi sobie samodzielnie, jeszcze zanim zadziała BMS lub wentylacja.

Zmierzona efektywność energetyczna w obie strony wynosi 97% przy reżimie 0,25P. W przypadku domowego magazynu energii, który pracuje w cyklu codziennym, każdy punkt sprawności to energia, która nie jest tracona w postaci ciepła przy każdym pojedynczym cyklu, przez cały okres eksploatacji systemu.

Testy bezpieczeństwa

Ogniwa zostały zakwalifikowane zgodnie z normami badawczymi dotyczącymi stacjonarnych systemów magazynowania energii. Poniżej przedstawiamy przebieg badań i ich wyniki zgodnie z treścią raportów.

Warto szczegółowo opisać dwa testy, ponieważ stwierdzenie, że produkt “przeszedł test z gwoździem” bez podania warunków, nic nie znaczy.

W teście przebicia gwoździem ogniwo ma temperaturę 25 °C i jest w pełni naładowane. Igła stalowa o średnicy 5 mm przechodzi przez nie w punkcie środka geometrycznego z prędkością 25 ± 5 mm/s i pozostaje w środku, powodując zwarcie warstw na czas trwającej godzinę obserwacji. Warunkiem jest brak pożaru i wybuchu.

W teście kontroli termicznej naładowane ogniwo jest podgrzewane podczas ładowania prądem stałym o natężeniu 1C, aż do wystąpienia ucieczki termicznej, osiągnięcia temperatury 300 °C lub upływu czterech godzin. Również w tym przypadku wymagane jest, aby nie doszło do pożaru, wybuchu ani pęknięcia.

Jeśli chodzi o badania, producent ogniw deklaruje raporty z badań IEC 62619 (bezpieczeństwo ogniw wtórnych w zastosowaniach przemysłowych), UL 9540A (rozprzestrzenianie się ucieczki termicznej w systemach magazynowania energii), UN 38.3 (zdolność do transportu), dyrektywa RoHS oraz karty charakterystyki substancji niebezpiecznych, a także raporty dotyczące transportu morskiego i lotniczego.

Budowa ogniwa

W ogniwach pryzmatycznych stosuje się proces układania w stosy (układ warstwowy) zamiast nawijania: elektrody są ułożone w płaskich warstwach, a nie zwinięte. Wynika z tego lepsze wykorzystanie przestrzeni, niższa impedancja wewnętrzna oraz mniejsze wytwarzanie ciepła przy tym samym natężeniu prądu.

Natomiast ogniwa cylindryczne mają konstrukcję tab-less, bez wyprowadzeń łączących: cała krawędź elektrody pełni funkcję kolektora. Efektem tego jest bardzo niska rezystancja wewnętrzna i równomierne rozpraszanie ciepła, dzięki czemu taka konstrukcja wytrzymuje impulsy rozładowania o natężeniu do 50C.

Co się zmienia dla osób, które mają już akumulator Heiwit

Nic się nie zmienia. Systemy z ogniwami z tlenkami warstwowymi, które są obecnie w sprzedaży i zostały już zainstalowane, zachowują wydajność i gwarancję z momentu zakupu, są nadal objęte wsparciem technicznym i działają z tym samym falownikiem, tą samą aplikacją oraz tym samym modelem BMS. Jest to technologia dojrzała i sprawdzona w praktyce, a zastosowane w nich ogniwa mają parametry zgodne z danymi podanymi w odpowiednich kartach technicznych.

Ogniwa NFPP trafią do systemów nowej produkcji od początku 2027 roku, po wyczerpaniu obecnych zapasów. Prototypy zostaną zaprezentowane w przedpremierowym pokazie na targach w Weronie 7 i 8 października 2026 roku. Kto kupuje dzisiaj, nie kupuje produktu wycofywanego z oferty: kupuje generację będącą w eksploatacji, z jej gwarancją i historią instalacji.

Spostrzeżenia

Trzy aspekty tej chemii zasługują na osobne omówienie wraz z odpowiednimi protokołami i danymi z badań:

• Bezpieczeństwo ogniw sodowo-jonowych: co naprawdę mówią dowody — penetracja gwoździem, przeciążenie, zgniatanie, kontrola termiczna do 300 °C, wraz ze szczegółowymi protokołami oraz różnicą między kwalifikacją ogniwa a kwalifikacją systemu.
• Baterie sodowe w niskich temperaturach — pojemność wynosząca 95,04% w temperaturze −20 °C w porównaniu z 67,8% w ogniwie LFP oraz elektrochemiczne wyjaśnienie tej różnicy.
• Gęstość energetyczna kontra żywotność — dlaczego watogodziny na kilogram mają niewielkie znaczenie w magazynie stacjonarnym i jaki parametr obserwować w ich miejsce.

Często zadawane pytania

Co oznacza skrót NFPP?

To akronim od sodium iron pyrophosphate phosphate, fosforan-pirofosforan sodowo-żelazowy, wzór Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇). Oznacza materiał katody, czyli elektrody dodatniej ogniwa.

Czy ogniwa polianionowe są lepsze od tlenków warstwowych?

Są lepiej przystosowane do magazynowania stacjonarnego, a nie najlepsze w absolutnym sensie. Sieć polianionowa faworyzuje stabilność i żywotność, natomiast sieć tlenków warstwowych faworyzuje energię właściwą. W zastosowaniu, w którym waga i objętość mają kluczowe znaczenie — na przykład w mobilności — właściwy wybór byłby odwrotny.

Co oznacza “9 000 cykli przy DoD 95%”?

Oznacza to, że ogniwo jest zakwalifikowane do 9000 pełnych cykli ładowania i rozładowania (NA-48V170Ah, ogniwa polianionowe NFPP, od 2027 r.) z wykorzystaniem 95% pojemności znamionowej w każdym cyklu, przy pojemności resztkowej na poziomie 70% na koniec testu. Głębokość rozładowania należy zawsze odczytywać łącznie z liczbą cykli: przy mniejszych głębokościach liczba cykli rośnie, dlatego dwóch wartości deklarowanych w różnych warunkach nie można porównywać.

Dlaczego gęstość energetyczna jest niższa?

Ponieważ sieć polianionowa poświęca część swojej masy na grupy fosforanowe i pirofosforanowe, które utrzymują ją w stanie sztywnym. Ta sztywność jest tym, co zapewnia trwałość i stabilność termiczną: to strukturalna cena za tę zaletę.

Czy potrzebny jest inny falownik?

Nie. Zasada działania i okno napięcia roboczego pozostają kompatybilne z elektroniką systemu już będącą w użyciu.