À medida que o mundo muda para novas fontes de energia, a concorrência entre as baterias de íons de sódio e íon de lítio é intensificada. Atualmente, as baterias de íons de lítio lideram o mercado, mas as baterias de íons de sódio estão ganhando atenção devido a algumas vantagens atraentes. Vamos explorar o que torna cada um único, seus prós e contras e suas possíveis direções futuras.
O que são baterias de íons de sódio?
A bateria de íons de sódio (SIB) é uma bateria recarregada usando íons de sódio (Na⁺) como portadores de carga. Compreende um cátodo contendo sódio, um ânodo e um eletrólito líquido. Durante o carregamento, os íons de sódio são extraídos e inseridos no ânodo, enquanto a descarga ocorre reversamente.
Existem vários tipos de baterias de íons de sódio, incluindo namno2, Na3v2 (PO4) 2F3 e Na2fefe (CN) 6.
Namno₂ (óxido em camadas)
- Tensão de trabalho: 3,2 V; Faixa operacional: -40 ° C a 80 ° C.
- Vida do ciclo: até 4.500 ciclos em protótipos de laboratório com otimização estrutural (por exemplo, doping de boro).
- Desafios: deterioração rápida da capacidade (20 ciclos) devido a transições de fase MNN; Variantes modificadas melhoram a estabilidade.
Na₃v₂ (depois) ₂f₃ (nvpf, Nasicon-type)
- Densidade de energia: 75 WH/kg a 1C de taxa; Platôs de alta tensão a 3,7 V e 4,2 V.
- Estabilidade do ciclo: mais de 4.000 ciclos em configurações de células completas devido a revestimentos de carbono e aditivos eletrolíticos (por exemplo, FEC).
- APLICAÇÕES: Adequado para armazenamento de grade e VEs devido à resiliência térmica e vida útil longa.
Na₂FeFe(CN)₆ (Prussian White)
- Desempenho: atinge 160 wh/kg densidade de energia com 3.000 ciclos quando combinada com anodos de carbono duro; Beneficia -se com a difusão rápida de Na⁺ em uma estrutura cúbica.
- Vantagens: compatibilidade com baixa temperatura (-20 ° C com retenção de 80% da capacidade) e síntese escalável, comercializadas por CATL.
O que são baterias de íon de lítio?
As baterias de íons de lítio evoluíram significativamente ao longo dos anos, com o primeiro desenvolvido na década de 1970. Eles consistem em quatro componentes principais: cátodo, ânodo, eletrólito e separador.
O cátodo determina a capacidade e a tensão, enquanto o ânodo direciona os elétrons através de um fio. O eletrólito Permite o movimento do íons de lítio entre o cátodo e o ânodo para o fluxo de eletricidade seguro. Os materiais de condutividade iônica de alta facilitam esse movimento, que varia com base no tipo de eletrólito.
Existem seis tipos principais de baterias de lítio; Mais informações podem ser encontradas aqui.
Bateria de íons de sódio versus bateria de íon de lítio
Ao comparar as baterias de íons de sódio e íon de lítio, uma tabela de comparação oferece uma visão clara de suas diferenças.
| Características | Bateria de íons de sódio | Bateria de íon de lítio |
| Disponibilidade de material | Abundante | Limitado |
| Impacto Ambiental | Ecológico | Menos ecológico |
| Custo | Barato | Alto |
| Faixa de temperatura operacional | Mais alto | Alto |
| Vida útil | Alto | Alto |
| Densidade de potência | Baixo | Alto |
| Tempo de cobrança | Mais rápido | Rápido |
Desafios para a bateria de íons de sódio
A fabricação de bateria de íons de sódio enfrenta vários desafios antes de substituir as baterias de íons de lítio.
- Não há cadeia de suprimentos estabelecida para materiais e poucas empresas estão envolvidas, levando a custos mais altos.
- A tecnologia ainda está se desenvolvendo, limitando a flexibilidade do design e resultando em menor densidade e capacidade de armazenamento em comparação com as baterias de lítio.
- As baterias de íons de sódio têm uma vida útil de 5.000 ciclos, significativamente inferiores aos 6.000 ciclos de baterias comerciais de fosfato de ferro.
As baterias à base de sódio podem substituir as baterias de íons de lítio?
As baterias de íons de sódio podem ser uma ótima alternativa aos íons de lítio, mas enfrentam alguns obstáculos antes que possam realmente decolar.
Para se tornar a escolha preferida para o armazenamento de energia, eles precisam melhorar seu desempenho técnico. Os pesquisadores estão trabalhando duro para tornar essas baterias mais estáveis e acessíveis, enquanto as empresas estão ocupadas estabelecendo uma sólida cadeia de suprimentos para os materiais necessários.
