Keď sa svet presúva na nové zdroje energie, zintenzívňuje sa konkurencia medzi batériami sodíka a lítium-iónových batérií. Lítium-iónové batérie v súčasnosti vedú trh, ale batérie sodíkových iónov získavajú pozornosť kvôli niektorým príťažlivým výhodám. Preskúmajme, čo robí každý jedinečný, ich výhody a nevýhody a ich potenciálne budúce smery.
Čo sú batérie sodíka iónov?
Batéria sodíkových iónov (SIB) je nabíjaná batéria s použitím sodíkových iónov (NA⁺) ako nosičov náboja. Zahŕňa katódu obsahujúcu sodík, anódu a tekutý elektrolyt. Počas nabíjania sa sodné ióny extrahujú a vložia do anódy, zatiaľ čo vybíjanie sa vyskytuje reverzne.
Existujú rôzne typy batérií sodíkových iónov, vrátane NAMNO2, Na3V2 (PO4) 2F3 a Na2fefe (CN) 6.
Namno₂ (vrstvený oxid)
- Pracovné napätie: 3,2 V; Operačný rozsah: -40 ° C až 80 ° C.
- Životnosť cyklu: až 4 500 cyklov v laboratórnych prototypoch so štrukturálnou optimalizáciou (napr. Bór doping).
- Výzvy: Rýchly rozklad kapacity (20 cyklov) v dôsledku fázových prechodov Mn³⁺; Modifikované varianty zlepšujú stabilitu.
Na₃V₂(PO₄)₂F₃ (NVPF, NASICON-type)
- Hustota energie: 75 WH/kg pri rýchlosti 1 ° C; Vysoké napätia plošiny pri 3,7 V a 4,2 V.
- Stabilita cyklu: Viac ako 4 000 cyklov v konfiguráciách úplných buniek v dôsledku uhlíkových povlakov a prísadami elektrolytov (napr. FEC).
- Aplikácie: Vhodné na ukladanie mriežky a EV z dôvodu tepelnej odolnosti a dlhej životnosti.
Na₂fefe (CN) ₆ (pruská biela)
- Výkon: Dosahuje 160 hustoty energie WH/kg s 3 000 cyklami, keď je spárovaná s tvrdými uhlíkovými anódami; Výhody z rýchlej difúzie Na⁺ v kubickom rámci.
- Výhody: Kompatibilita s nízkou teplotou (-20 ° C s retenciou 80% kapacity) a škálovateľná syntéza, komercializovaná CATL.
Čo sú lítium-iónové batérie?
Lítium-iónové batérie sa v priebehu rokov významne vyvinuli, pričom prvé sa vyvinulo v 70. rokoch 20. storočia. Pozostávajú zo štyroch hlavných komponentov: katóda, anóda, elektrolyt a separátor.
Katóda určuje kapacitu a napätie, zatiaľ čo anóda nasmeruje elektróny cez drôt. Ten elektrolyt Umožňuje pohyb lítium -iónov medzi katódou a anódou pre bezpečný prietok elektriny. Vysoké iónové vodivé materiály uľahčujú tento pohyb, ktorý sa líši v závislosti od typu elektrolytu.
Existuje šesť hlavných typov lítiových batérií; Viac informácií nájdete tu.
Batéria sodíka verzus lítium-iónová batéria
Pri porovnaní batérií sodíka a lítium-iónových batérií ponúka porovnávacia tabuľka jasný pohľad na ich rozdiely.
| Funkcie | Batéria sodíka | Lítium-iónová batéria |
| Dostupnosť materiálu | Bohatý | Obmedzený |
| Vplyv na životné prostredie | Ekologický | Menej ekologické |
| náklady | Lacný | Vysoká |
| Prevádzkový teplotný rozsah | Vyššie | Vysoká |
| Životný cyklus | Vysoká | Vysoká |
| Hustota energie | Nízka | Vysoká |
| Čas | Rýchlejšie | Rýchly |
Výzvy pre batériu sodíka-ión
Výroba batérií sodíkových iónov čelí niekoľkým výzvam pred výmenou lítium-iónových batérií.
- Neexistuje zavedený dodávateľský reťazec pre materiály a je zapojených len málo spoločností, čo vedie k vyšším nákladom.
- Táto technológia sa stále vyvíja, čo obmedzuje flexibilitu dizajnu a vedie k nižšej hustote a úložnej kapacite v porovnaní s lítiovými batériami.
- Batérie sodíkových iónov majú životnosť cyklu 5 000 cyklov, čo je výrazne nižšia ako 6 000 cyklov komerčných batérií fosforečnanov lítium.
Môžu batérie na báze sodíka vymeniť lítium-iónové batérie?
Batérie sodíkových iónov by mohli byť skvelou alternatívou k lítium-iónovým, ale pred tým, ako sa môžu skutočne vzlietnuť, čelia niektorým prekážkam.
Aby sa stali voľbou pre skladovanie energie, musia zlepšiť svoju technickú výkonnosť. Vedci tvrdo pracujú na tom, aby sa tieto batérie stali stabilnejšími a dostupnejšími, zatiaľ čo spoločnosti sú zaneprázdnené stanovením solídneho dodávateľského reťazca pre potrebné materiály.
