Wenn sich die Welt auf neue Energiequellen verlagert, verschärft sich die Konkurrenz zwischen Natrium-Ionen und Lithium-Ionen-Batterien. Derzeit führen Lithium-Ionen-Batterien den Markt an, aber Natrium-Ionen-Batterien erhalten aufgrund einiger ansprechender Vorteile die Aufmerksamkeit. Lassen Sie uns untersuchen, was jedes einzigartig macht, welche Vor- und Nachteile und welche potenziellen zukünftigen Richtungen dies ist.
Was sind Natrium-Ionen-Batterien?
Die Natrium-Ionen-Batterie (SIB) ist eine aufgeladene Batterie unter Verwendung von Natriumionen (Na⁺) als Ladungsträger. Es umfasst eine natriumhaltige Kathode, eine Anode und einen flüssigen Elektrolyten. Während des Ladens werden Natriumionen extrahiert und in die Anode eingeführt, während die Entlassung umgekehrt auftritt.
Es gibt verschiedene Arten von Natrium-Ionen-Batterien, einschließlich Namno2, Na3v2 (PO4) 2F3 und Na2fefe (CN) 6.
Namno₂ (geschichtete Oxid)
- Arbeitsspannung: 3,2 V; Betriebsbereich: -40 ° C bis 80 ° C.
- Zykluslebensdauer: Bis zu 4.500 Zyklen in Laborprototypen mit struktureller Optimierung (z. B. Bor -Doping).
- Herausforderungen: Verfall der schnellen Kapazität (20 Zyklen) aufgrund mn³⁺ -Phasenübergänge; Modifizierte Varianten verbessern die Stabilität.
Na₃v₂ (nach) ₂f₃ (NVPF, Nasicon-Typ)
- Energiedichte: 75 WH/kg bei 1C -Rate; Hochspannungs -Plateaus bei 3,7 V und 4,2 V.
- Zyklusstabilität: Über 4.000 Zyklen in Vollzellkonfigurationen aufgrund von Kohlenstoffbeschichtungen und Elektrolyt-Additiven (z. B. FEC).
- Anwendungen: Geeignet für die Netzspeicherung und EVs aufgrund der thermischen Belastbarkeit und der langen Lebensdauer.
Na₂fefe (CN) ₆ (preußisches Weiß)
- Leistung: erreicht 160 WH/kg -Energiedichte mit 3.000 Zyklen, wenn sie mit harten Kohlenstoffanoden kombiniert werden; profitiert von einer schnellen Na⁺ -Diffusion in einem kubischen Rahmen.
- Vorteile: Kompatibilität mit niedriger Temperatur (-20 ° C mit 80% Kapazitätsretention) und skalierbare Synthese, kommerzialisiert von Catl.
Was sind Lithium-Ionen-Batterien?
Lithium-Ionen-Batterien haben sich im Laufe der Jahre signifikant entwickelt, wobei die ersten in den 1970er Jahren entwickelt wurden. Sie bestehen aus vier Hauptkomponenten: Kathode, AnodeElektrolyt und Trennzeichen.
Die Kathode bestimmt Kapazität und Spannung, während die Anode Elektronen über einen Kabel leitet. Der Elektrolyt Ermöglicht die Lithiumionenbewegung zwischen Kathode und Anode für einen sicheren Stromfluss. Materialien mit hoher ionischer Leitfähigkeit erleichtern diese Bewegung, die basierend auf dem Elektrolyttyp variiert.
Es gibt sechs Haupttypen von Lithiumbatterien; Weitere Informationen finden Sie Hier.
Natrium-Ionen-Batterie gegen Lithium-Ionen-Batterie
Beim Vergleich von Natrium-Ionen- und Lithium-Ionen-Batterien bietet eine Vergleichstabelle eine klare Übersicht über ihre Unterschiede.
| Merkmale | Natrium-Ionen-Batterie | Lithium-Ionen-Batterie |
| Materialverfügbarkeit | Reichlich | Beschränkt |
| Umweltauswirkungen | Umweltfreundlich | Weniger umweltfreundlich |
| Kosten | Billig | Hoch |
| Betriebstemperaturbereich | Höher | Hoch |
| Lebenszyklus | Hoch | Hoch |
| Leistungsdichte | Niedrig | Hoch |
| Gebührenzeit | Schneller | Schnell |
Herausforderungen für die Natrium-Ionen-Batterie
Die Herstellung von Natrium-Ionen-Batterien steht vor mehreren Herausforderungen, bevor es Lithium-Ionen-Batterien ersetzen kann.
- Es gibt keine etablierte Lieferkette für Materialien, und nur wenige Unternehmen sind beteiligt, was zu höheren Kosten führt.
- Die Technologie entwickelt sich immer noch, begrenzt die Flexibilität des Designs und führt zu einer geringeren Dichte und Speicherkapazität im Vergleich zu Lithiumbatterien.
- Natrium-Ionen-Batterien haben eine Zyklusdauer von 5.000 Zyklen, die signifikant niedriger als die 6.000 Zyklen kommerzieller Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien.
Können Batterien auf Natriumbasis Lithium-Ionen-Batterien ersetzen?
Natrium-Ionen-Batterien könnten eine großartige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien sein, aber sie stehen vor einigen Hürden, bevor sie wirklich abheben können.
Um die Wahl für die Energiespeicherung zu werden, müssen sie ihre technische Leistung verbessern. Forscher arbeiten hart daran, diese Batterien stabiler und erschwinglicher zu gestalten, während Unternehmen damit beschäftigt sind, eine solide Lieferkette für die erforderlichen Materialien einzurichten.
