По мере того, как мир переходит к новым источникам энергии, конкуренция между натриевыми ионными и литий-ионными батареями усиливается. В настоящее время литий-ионные батареи выводят на рынок, но натриевые ионные батареи привлекают внимание из-за некоторых привлекательных преимуществ. Давайте рассмотрим, что делает каждый уникальный, их плюсы и минусы и их потенциальные будущие направления.
Что такое ионные батареи натрия?
Аккумулятор-натрия (SIB) представляет собой перезаряженную батарею с использованием ионов натрия (Na⁺) в качестве носителей заряда. Он включает в себя катод, содержащий натрия, анод и жидкий электролит. Во время зарядки ионы натрия извлекаются и вставляются в анод, в то время как выброс происходит обратно.
Существуют различные типы батарей-натрия, в том числе NAMNO2, NA3V2 (PO4) 2F3 и NA2FEFE (CN) 6.
Namno₂ (слоистый оксид)
- Рабочее напряжение: 3,2 В; Рабочий диапазон: от -40 ° C до 80 ° C.
- Срок службы цикла: до 4500 циклов в лабораторных прототипах со структурной оптимизацией (например, допинг бора).
- Проблемы: быстрое распад емкости (20 циклов) из -за фазовых переходов Mn³⁺; Модифицированные варианты улучшают стабильность.
Na₃v₂ (после) ₂f₃ (nvpf, nasicon-type)
- Плотность энергии: 75 Вт/кг при 1C -скорости; Плато высокого напряжения при 3,7 В и 4,2 В.
- Стабильность цикла: более 4000 циклов в полноэклеточных конфигурациях из-за углеродных покрытий и электролитных добавок (например, FEC).
- Применение: подходит для хранения сетки и электромобилей из -за тепловой устойчивости и длительного срока службы.
Na₂fefe (cn) ₆ (прусский белый)
- Производительность: достигает энергии 160 Вт/кг с 3000 циклов в сочетании с твердыми углеродными анодами; выгоды от быстрой диффузии Na⁺ в кубической структуре.
- Преимущества: низкотемпературная совместимость (-20 ° C с 80% удержанием мощности) и масштабируемый синтез, коммерциализированный CATL.
Что такое литий-ионные батареи?
Литий-ионные батареи значительно развивались за эти годы, причем первое развилось в 1970-х годах. Они состоят из четырех основных компонентов: Катод, анод, электролит и сепаратор.
Катод определяет емкость и напряжение, в то время как анод направляет электроны через провод. А электролит Включает движение литий -ионов между катодом и анодом для безопасного потока электроэнергии. Материалы с высокой ионной проводимостью облегчают это движение, которое варьируется в зависимости от типа электролита.
Существует шесть основных типов лития; Больше информации можно найти здесь.
Натрие-ионная батарея против литий-ионной батареи
При сравнении батарей натрия и литий-ионных батарей, стола для сравнения предлагает четкое представление об их различиях.
| Функции | Батарея натрия | Литий-ионная батарея |
| Доступность материала | Обильный | Ограничен |
| Воздействие на окружающую среду | Экологически чистый | Менее экологически чистые |
| Расходы | Дешевый | Высокий |
| Диапазон рабочих температур | Выше | Высокий |
| Жизненный цикл | Высокий | Высокий |
| Плотность мощности | Низкий | Высокий |
| Время зарядки | Быстрее | Быстрый |
Проблемы для батареи натриевой ионной батареи
Производство батареи натрия ион сталкивается с несколькими проблемами, прежде чем он сможет заменить литий-ионные батареи.
- Не существует установленной цепочки поставок для материалов, и немногие компании участвуют, что приводит к более высоким затратам.
- Технология все еще развивается, ограничивает гибкость проектирования и приводит к более низкой плотности и емкости хранения по сравнению с литиевыми батареями.
- Батареи натрия ион имеют срок службы цикла 5000 циклов, что значительно ниже, чем в 6000 циклов коммерческих литий-фосфатных аккумуляторов.
Могут ли батареи на натрие заменить литий-ионные батареи?
Аккумуляторы натрия могут быть отличной альтернативой литий-ионным, но они сталкиваются с некоторыми препятствиями, прежде чем они смогут по-настоящему взлететь.
Чтобы стать выбором для хранения энергии, им необходимо улучшить свои технические показатели. Исследователи усердно работают, чтобы сделать эти батареи более стабильными и доступными, в то время как компании заняты созданием твердой цепочки поставок для необходимых материалов.
