Mentre il mondo si sposta su nuove fonti energetiche, la competizione tra le batterie agli ioni di sodio e agli ioni di litio si intensifica. Attualmente, le batterie agli ioni di litio guidano il mercato, ma le batterie agli ioni di sodio stanno guadagnando attenzione a causa di alcuni vantaggi accattivanti. Esploriamo ciò che rende unici, i loro pro e contro e le loro potenziali direzioni future.
Cosa sono le batterie agli ioni di sodio?
La batteria agli ioni di sodio (SIB) è una batteria ricaricata mediante ioni di sodio (NA⁺) come portatori di carica. Comprende un catodo contenente sodio, un anodo e un elettrolita liquido. Durante la ricarica, gli ioni di sodio vengono estratti e inseriti nell'anodo, mentre lo scarico si verifica receamente.
Esistono vari tipi di batterie agli ioni di sodio, tra cui Namno2, Na3v2 (PO4) 2F3 e Na2fefe (CN) 6.
Namno₂ (ossido a strati)
- Tensione di lavoro: 3.2 V; intervallo operativo: da -40 ° C a 80 ° C.
- Vita ciclo: fino a 4.500 cicli nei prototipi di laboratorio con ottimizzazione strutturale (ad es. Doping boro).
- Sfide: decadimento della capacità rapida (20 cicli) a causa di transizioni di fase Mn³⁺; Le varianti modificate migliorano la stabilità.
Na₃v₂ (dopo) ₂f₃ (nvpf, tipo Nasicon)
- Densità di energia: 75 WH/kg a 1 ° C. Altopiani ad alta tensione a 3,7 V e 4,2 V.
- Stabilità del ciclo: oltre 4.000 cicli in configurazioni a cellule full-cell dovute a rivestimenti in carbonio e additivi per elettroliti (ad esempio FEC).
- Applicazioni: adatto per lo stoccaggio della griglia e i veicoli elettrici a causa della resilienza termica e della lunga durata.
Na₂fefe (CN) ₆ (Bianco prussiano)
- Prestazioni: raggiunge 160 densità di energia WH/kg con 3.000 cicli se abbinati a anodi di carbonio duro; Benefici della diffusione della na⁺ rapida in un quadro cubico.
- Vantaggi: compatibilità a bassa temperatura (-20 ° C con conservazione della capacità dell'80%) e sintesi scalabile, commercializzata da CATL.
Cosa sono le batterie agli ioni di litio?
Le batterie agli ioni di litio si sono evolute in modo significativo nel corso degli anni, con le prime sviluppate negli anni '70. Sono costituiti da quattro componenti principali: catodo, anodo, elettrolita e separatore.
Il catodo determina la capacità e la tensione, mentre l'anodo dirige gli elettroni attraverso un filo. IL elettrolita Abilita il movimento degli ioni di litio tra il catodo e l'anodo per un flusso di elettricità sicura. I materiali ad alta conducibilità ionica facilitano questo movimento, che varia in base al tipo di elettroliti.
Esistono sei tipi principali di batterie al litio; Più informazioni possono essere trovate Qui.
Batteria agli ioni di sodio vs batteria agli ioni di litio
Quando si confronta le batterie agli ioni di sodio e agli ioni di litio, un tavolo di confronto offre una chiara visione delle loro differenze.
| Caratteristiche | Batteria agli ioni di sodio | Batteria agli ioni di litio |
| Disponibilità del materiale | Abbondante | Limitato |
| Impatto ambientale | Eco-friendly | Meno ecologico |
| Costo | Economico | Alto |
| Intervallo di temperatura operativa | Più alto | Alto |
| Ciclo vitale | Alto | Alto |
| Densità di potenza | Basso | Alto |
| Tempo di carica | Più veloce | Veloce |
Sfide per la batteria agli ioni di sodio
La produzione di batterie agli ioni di sodio affronta diverse sfide prima che possa sostituire le batterie agli ioni di litio.
- Non esiste una catena di approvvigionamento consolidata per i materiali e poche aziende sono coinvolte, portando a costi più elevati.
- La tecnologia si sta ancora sviluppando, limitando la flessibilità di progettazione e con conseguente minore densità e capacità di stoccaggio rispetto alle batterie al litio.
- Le batterie agli ioni di sodio hanno una durata del ciclo di 5.000 cicli, significativamente inferiori ai 6.000 cicli di batterie di fosfato di ferro litio commerciali.
Le batterie a base di sodio possono sostituire le batterie agli ioni di litio?
Le batterie agli ioni di sodio potrebbero essere un'ottima alternativa a quelle agli ioni di litio, ma affrontano alcuni ostacoli prima che possano davvero decollare.
Per diventare la scelta di riferimento per lo stoccaggio di energia, devono migliorare le loro prestazioni tecniche. I ricercatori stanno lavorando duramente per rendere queste batterie più stabili e convenienti, mentre le aziende sono impegnate a stabilire una catena di approvvigionamento solida per i materiali necessari.
