Celule cu ioni de sodiu NFPP la temperaturi scăzute: capacitate de 95% la −20 °C în cadrul testelor de calificare

Actualizat la 17 septembrie 2026

Există un defect al bateriilor casnice despre care cataloagele vorbesc puțin: la frig randamentul scade. Nu este un detaliu marginal, deoarece momentul în care randamentul scade coincide cu momentul în care sunt cel mai necesare. În ianuarie sistemul fotovoltaic produce o fracțiune din ceea ce produce în iulie, zilele sunt scurte, consumurile de seară sunt ridicate — și exact atunci sistemul de stocare livrează doar o parte din capacitatea pe care ați plătit-o.

Pe acest punct diferența dintre chimii este clară și măsurabilă. Acest articol prezintă datele de calificare ale celule polianionice NFPP la temperaturi scăzute și explică de unde provine diferența.

Datele

Protocolul de testare este simplu: celula este încărcată la 3,5 V cu o putere de 0,5P, lăsată în repaus timp de zece minute, apoi descărcată la temperatura de testare. Se măsoară cât din capacitatea nominală reușește să livreze efectiv.

Valorile referitoare la produsele chimice de referință provin din testele efectuate pe celulele de comparație specifice indicate în sursă, în condițiile de testare menționate. Acestea nu trebuie interpretate ca performanțe universale ale familiilor respective de produse chimice, care includ celule cu formulări și construcții foarte diferite între ele.

În testul direct la −20 °C valoarea măsurată pe celula NFPP este de 95,04% din capacitatea nominală. Celula LFP de referință, în același test, se oprește la 67,8%.

Rândul corespunzător temperaturii de −40 °C merită o citire atentă, deoarece zeroul nu este o rotunjire. Celulele de referință cu plumb-acid, litiu fier fosfat și nichel-mangan-cobalt, la acea temperatură, nu livrează capacitate utilizabilă în cadrul testului. Celula polianionică cu sodiu rămâne peste 85%.

Trebuie spus cu precizie ce înseamnă acest lucru: rezultatul se referă la celulele folosite ca referință în acel test, nu la orice celulă LFP sau NMC existentă. Comportamentul la frig depinde de formularea electrolitului, de construcția celulei și de protocolul de testare, iar în interiorul fiecărei familii chimice diferențele sunt mari.

De ce sodiul se descurcă mai bine

Motivele sunt două și acționează în puncte diferite ale celulei.

Desolvatarea la interfață

Un ion care se deplasează în electrolit nu călătorește gol: este înconjurat de un înveliș de molecule de solvent care se atașează în jurul său. Pentru a intra în electrod trebuie să scape de el, iar asta costă energie. Este etapa numită desolvatare, și constituie principalul punct de blocaj la temperaturi scăzute: când celula este rece, energia disponibilă pentru a realiza acea etapă se reduce și reacția încetinește.

Ionul de sodiu este mai mare decât cel de litiu și exact de aceea reține învelișul de solvent mai puțin ferm: densitatea de încărcare pe suprafața sa este mai scăzută. Paradoxal, faptul că este mai voluminos — ceea ce reprezintă motivul pentru care sodiul înmagazinează mai puțină energie pe kilogram — este totodată motivul pentru care se desprinde mai ușor de solvent atunci când este frig.

Căile de difuzie în catod

Al doilea motiv privește structura materialului activ. În litiu fier fosfat, care are structură de olivină, ionii se deplasează pe canale unidimensionale: un singur traseu posibil, iar dacă acel traseu se obstrucționează — din cauza unui defect al rețelei cristaline sau a încetinirii induse de temperatură — nu există alternative.

Rețeaua polianionică NFPP oferă în schimb o rețea de căi de difuzie tridimensionale. Ionul are mai multe drumuri pentru a ajunge la situl său, iar încetinirea cauzată de frig cântărește mult mai puțin în rezultatul de ansamblu.

Ce se schimbă la nivelul instalației

Cifra în sine spune puțin. Merită să o traducem.

Să luăm un sistem de stocare de 10 kWh într-un spațiu tehnic neîncălzit — un garaj, o pivniță, o nișă exterioară de contoare — într-o dimineață de ianuarie în nordul Italiei, la −5 °C. O baterie LFP livrează o fracțiune redusă din capacitatea nominală; proprietarul vede o baterie „de 10 kWh” care restituie sensibil mai puțin, și vede acest lucru exact în zilele cu factura cea mai mare. Fenomenul este reversibil — la revenirea temperaturilor blânde capacitatea revine — dar între timp sistemul de stocare a funcționat sub așteptări pe tot parcursul sezonului rece.

Cu o celulă care la −20 °C păstrează peste 90%, la −5 °C pierderea este neglijabilă. Capacitatea disponibilă rămâne, deci, apropiată de cea din vară. Rămân însă dependente de temperatură puterea livrabilă și acceptarea încărcării: pentru bateria Heiwit aflată în vânzare astăzi, fișa tehnică indică descărcare de la −25 °C la +60 °C și încărcare doar de la 0 °C la +60 °C. Aceste limite sunt explicate în pagina despre intervalul de temperatură al bateriei Heiwit.

Diferența devine decisivă în trei situații:

• Instalații la altitudine, unde temperaturile minime din iarnă se mențin stabil sub zero și un spațiu tehnic încălzit este rar disponibil.
• Instalații exterioare sau în spații neclimatizate, care sunt norma în sectorul comercial și industrial.
• Piețele din nordul și estul Europei — Germania, Polonia, Republica Cehă, Suedia — unde sezonul rece este mai lung și mai sever decât cel italian și unde diferența de randament se cumulează pe mult mai multe zile pe an.

Reversul medaliei

Pentru corectitudine: avantajul la frig nu este gratuit. Provine din aceleași proprietăți ale ionului de sodiu care îi limitează densitatea energetică, așa cum se explică într-un alt material aprofundat. Nu există o chimie care să câștige la toți parametrii: există chimia potrivită aplicației.

Pentru un sistem de stocare staționar, care rămâne fix acolo unde a fost instalat și trebuie să funcționeze în mod previzibil timp de douăzeci de ani într-un spațiu pe care nimeni nu îl încălzește, randamentul la temperaturi scăzute valorează mai mult decât wați-oră pe kilogram.

Întrebări frecvente

Este necesar să se încălzească spațiul bateriei?

Pentru păstrarea capacității, nu: la −20 °C celula menține peste 90% din aceasta. Trebuie însă avut în vedere că puterea de vârf se reduce la temperaturi scăzute — puterea maximă este declarată între −25 °C și +40 °C — așadar, în spații foarte reci este bine să verificați împreună cu proiectantul dacă vârfurile de consum rămân acoperite. Este în schimb o precauție pe care unele instalații cu baterii cu litiu o adoptă tocmai pentru a compensa scăderea randamentului pe timp de iarnă.

Scăderea capacității la frig este permanentă?

Nu, este reversibilă: la creșterea temperaturii capacitatea devine din nou disponibilă. Problema nu este deteriorarea bateriei, ci faptul că energia nu există atunci când este nevoie de ea.

De ce ionul de sodiu, care este mai mare, se comportă mai bine la frig?

Pentru că încărcarea sa este distribuită pe o suprafață mai mare, deci reține mai puțin ferm învelișul de molecule de solvent pe care trebuie să îl abandoneze pentru a intra în electrod. Acea etapă reprezintă principalul obstacol la temperaturi scăzute.

Este valabil și la încărcare sau doar la descărcare?

Datele prezentate aici se referă la testul de descărcare la temperatură controlată, care este condiția critică pentru un sistem de stocare fotovoltaic: descărcarea are loc seara și noaptea, când temperatura este la minim.