Terwijl de wereld verschuift naar nieuwe energiebronnen, is de concurrentie tussen natriumion en lithium-ionbatterijen intensiverend. Momenteel leiden lithium-ionbatterijen de markt, maar natrium-ionbatterijen krijgen aandacht vanwege enkele aantrekkelijke voordelen. Laten we onderzoeken wat elk uniek maakt, hun voor- en nadelen, en hun potentiële toekomstige aanwijzingen.
Wat zijn natriumbatterijen?
De natriumbatterij (SIB) is een opgeladen batterij met natriumionen (NA⁺) als ladingsdragers. Het bestaat uit een natriumbevattende kathode, een anode en een vloeibare elektrolyt. Tijdens het opladen worden natriumionen geëxtraheerd en in de anode ingebracht, terwijl ontladen optreedt.
Er zijn verschillende soorten natrium-ionbatterijen, waaronder NAMNO2, NA3V2 (PO4) 2F3 en NA2FEFE (CN) 6.
Namno₂ (gelaagd oxide)
- Werkspanning: 3,2 V; Operationeel bereik: -40 ° C tot 80 ° C.
- Cyclusleven: maximaal 4.500 cycli in lab -prototypes met structurele optimalisatie (bijv. Boron -doping).
- Uitdagingen: snel capaciteitsverval (20 cycli) als gevolg van Mn³⁺ fase -overgangen; Gemodificeerde varianten verbeteren de stabiliteit.
Na₃v₂ (na) ₂f₃ (nvpf, nasicon-type)
- Energiedichtheid: 75 WH/kg bij 1C -snelheid; Hoogspanningsplateaus bij 3,7 V en 4,2 V.
- Cyclusstabiliteit: meer dan 4.000 cycli in volledige celconfiguraties als gevolg van koolstofcoatings en elektrolytadditieven (bijv. FEC).
- Toepassingen: geschikt voor roosteropslag en EV's vanwege thermische veerkracht en een lange levensduur.
Na₂fefe (CN) ₆ (Pruisisch wit)
- Prestaties: bereikt 160 WH/kg energiedichtheid met 3000 cycli in combinatie met harde koolstofanodes; Voordelen van snelle NA⁺ -diffusie in een kubisch raamwerk.
- Voordelen: compatibiliteit met lage temperatuur (-20 ° C met 80% capaciteitsretentie) en schaalbare synthese, gecommercialiseerd door CATL.
Wat zijn lithium-ionbatterijen?
Lithium-ionbatterijen zijn in de loop der jaren aanzienlijk geëvolueerd, met de eerste ontwikkeld in de jaren 1970. Ze bestaan uit vier hoofdcomponenten: kathode, anode, elektrolyt en separator.
De kathode bepaalt capaciteit en spanning, terwijl de anode elektronen door een draad stuurt. De elektrolyt Maakt lithium -ionenbeweging tussen de kathode en anode mogelijk voor veilige elektriciteitsstroom. Hoge ionische geleidbaarheidsmaterialen vergemakkelijken deze beweging, die varieert op basis van het type elektrolyt.
Er zijn zes hoofdtypen lithiumbatterijen; Meer informatie kan worden gevonden hier.
Natrium-ionbatterij versus lithium-ionbatterij
Bij het vergelijken van natrium-ion- en lithium-ionbatterijen biedt een vergelijkingstabel een duidelijk beeld van hun verschillen.
| Functies | Natrium-ionbatterij | Lithium-ionbatterij |
| Materiële beschikbaarheid | Overvloedig | Beperkt |
| Milieu-impact | Milieuvriendelijk | Minder milieuvriendelijk |
| Kosten | Goedkoop | Hoog |
| Bedrijfstemperatuurbereik | Hoger | Hoog |
| Levenscyclus | Hoog | Hoog |
| Vermogensdichtheid | Laag | Hoog |
| Laadtijd | Sneller | Snel |
Uitdagingen voor natrium-ionbatterij
De productie van natriumbatterijen staat voor verschillende uitdagingen voordat het lithium-ionbatterijen kan vervangen.
- Er is geen gevestigde supply chain voor materialen en er zijn weinig bedrijven bij betrokken, wat leidt tot hogere kosten.
- De technologie ontwikkelt zich nog steeds, beperkt de flexibiliteit van het ontwerp en resulteert in een lagere dichtheid en opslagcapaciteit in vergelijking met lithiumbatterijen.
- Natriumbatterijen hebben een cyclusleven van 5.000 cycli, aanzienlijk lager dan de 6.000 cycli van commerciële lithiumijzerfosfaatbatterijen.
Kunnen batterijen op basis van natrium lithium-ionbatterijen vervangen?
Natriumbatterijen kunnen een geweldig alternatief zijn voor lithium-ionen, maar ze worden geconfronteerd met enkele hindernissen voordat ze echt kunnen opstijgen.
Om de keuze te worden voor energieopslag, moeten ze hun technische prestaties verbeteren. Onderzoekers werken hard om deze batterijen stabieler en betaalbaarder te maken, terwijl bedrijven bezig zijn met het opzetten van een solide supply chain voor de benodigde materialen.
