Når verden skifter til nye energikilder, intensiveres konkurrencen mellem natrium-ion og lithium-ion-batterier. I øjeblikket fører lithium-ion-batterier markedet, men natrium-ion-batterier får opmærksomhed på grund af nogle tiltalende fordele. Lad os udforske, hvad der gør hver unik, deres fordele og ulemper og deres potentielle fremtidige retninger.
Hvad er natrium-ion-batterier?
Natrium-ion-batteriet (SIB) er et genopladet batteri ved hjælp af natriumioner (Na⁺) som ladningsbærere. Det omfatter en natriumholdig katode, en anode og en flydende elektrolyt. Under opladning ekstraheres og indsættes natriumioner og indsættes i anoden, mens der forekommer at udskrives.
Der er forskellige typer natrium-ion-batterier, herunder NAMNO2, Na3v2 (PO4) 2F3 og Na2Fefe (CN) 6.
Namno₂ (lagdelt oxid)
- Arbejdsspænding: 3,2 V; Operationelt interval: -40 ° C til 80 ° C.
- Cycle Life: Op til 4.500 cyklusser i LAB -prototyper med strukturel optimering (f.eks. Bordoping).
- Udfordringer: Hurtig kapacitetsfald (20 cyklusser) på grund af MN³⁺ faseovergange; Ændrede varianter forbedrer stabiliteten.
Na₃v₂ (efter) ₂f₃ (NVPF, NASICON-TYPE)
- Energitæthed: 75 Wh/kg ved 1C hastighed; Højspændingsplateauer ved 3,7 V og 4,2 V.
- Cyklusstabilitet: Over 4.000 cyklusser i fuldcellekonfigurationer på grund af carbonbelægninger og elektrolytadditiver (f.eks. FEC).
- Anvendelser: Velegnet til gitterlagring og EV'er på grund af termisk modstandsdygtighed og lang levetid.
Na₂fefe (CN) ₆ (Preussian White)
- Ydeevne: opnår 160 WH/kg energitæthed med 3.000 cyklusser, når de er parret med hårde kulstofanoder; drager fordel af hurtig na⁺ -diffusion i en kubisk ramme.
- Fordele: lavtemperaturkompatibilitet (-20 ° C med 80% kapacitetsopbevaring) og skalerbar syntese, kommercialiseret af CATL.
Hvad er lithium-ion-batterier?
Lithium-ion-batterier har udviklet sig markant i årenes løb, med de første udviklede i 1970'erne. De består af fire hovedkomponenter: katode, anode, elektrolyt og separator.
Katoden bestemmer kapacitet og spænding, mens anoden dirigerer elektroner gennem en ledning. De elektrolyt Aktiverer lithiumionbevægelse mellem katoden og anoden for sikker elektricitetsstrøm. Materialer med høj ionisk ledningsevne letter denne bevægelse, der varierer baseret på elektrolyttype.
Der er seks hovedtyper af lithiumbatterier; Flere oplysninger kan findes her.
Natrium-ion-batteri vs lithium-ion-batteri
Når man sammenligner natrium-ion og lithium-ion-batterier, giver en sammenligningstabel et klart overblik over deres forskelle.
| Funktioner | Natrium-ion-batteri | Lithium-ion-batteri |
| Materiel tilgængelighed | Rigelig | Begrænset |
| Miljøpåvirkning | Miljøvenlig | Mindre miljøvenlig |
| Koste | Billig | Høj |
| Driftstemperaturområde | Højere | Høj |
| Livscyklus | Høj | Høj |
| Strømtæthed | Lav | Høj |
| Opladningstid | Hurtigere | Hurtig |
Udfordringer til natrium-ion-batteri
Produktion af natrium-ion-batteri står over for flere udfordringer, før det kan erstatte lithium-ion-batterier.
- Der er ingen etableret forsyningskæde til materialer, og få virksomheder er involveret, hvilket fører til højere omkostninger.
- Teknologien udvikler sig stadig, begrænser designfleksibiliteten og resulterer i lavere densitet og opbevaringskapacitet sammenlignet med lithiumbatterier.
- Natrium-ion-batterier har en cyklusliv på 5.000 cyklusser, der er markant lavere end de 6.000 cyklusser med kommercielle lithiumjernfosfatbatterier.
Kan natriumbaserede batterier erstatte lithium-ion-batterier?
Natrium-ion-batterier kan være et godt alternativ til lithium-ion, men de står over for nogle forhindringer, før de virkelig kan tage af sted.
For at blive valget til energilagring er de nødt til at forbedre deres tekniske resultater. Forskere arbejder hårdt for at gøre disse batterier mere stabile og overkommelige, mens virksomheder har travlt med at etablere en solid forsyningskæde for de nødvendige materialer.
