När världen flyttas till nya energikällor intensifieras konkurrensen mellan natriumjon och litiumjonbatterier. För närvarande leder litiumjonbatterier marknaden, men natriumjonbatterier får uppmärksamhet på grund av vissa tilltalande fördelar. Låt oss utforska vad som gör var och en unik, deras för- och nackdelar och deras potentiella framtida riktningar.
Vad är natriumjonbatterier?
Natriumjonbatteriet (SIB) är ett laddat batteri med natriumjoner (Na⁺) som laddningsbärare. Den innefattar en natriuminnehållande katod, en anod och en flytande elektrolyt. Under laddningen extraheras natriumjoner och sätts in i anoden, medan urladdning sker omvänt.
Det finns olika typer av natriumjonbatterier, inklusive NAMNO2, Na3V2 (PO4) 2F3 och Na2FEFE (CN) 6.
Namno₂ (skiktad oxid)
- Arbetsspänning: 3,2 V; Operativt intervall: -40 ° C till 80 ° C.
- Cykelliv: Upp till 4500 cykler i labbprototyper med strukturell optimering (t.ex. bordoping).
- Utmaningar: snabba kapacitetsförfall (20 cykler) på grund av Mn³⁺ -fasövergångar; Modifierade varianter förbättrar stabiliteten.
Na₃v₂ (efter) ₂f₃ (nvpf, nasicon-typ)
- Energitäthet: 75 Wh/kg vid 1C -hastighet; Högspänningsplatåer vid 3,7 V och 4,2 V.
- Cykelstabilitet: Över 4 000 cykler i fullcellskonfigurationer på grund av kolbeläggningar och elektrolytadditiv (t.ex. FEC).
- Applikationer: Lämplig för nätlagring och EVs på grund av termisk motståndskraft och lång livslängd.
Na₂fefe (CN) ₆ (Preussian White)
- Prestanda: uppnår 160 wh/kg energitäthet med 3 000 cykler när de är parade med hårda kolanoder; drar nytta av snabb Na⁺ -diffusion i ett kubiskt ramverk.
- Fördelar: Lågtemperaturkompatibilitet (-20 ° C med 80% kapacitetsbehållning) och skalbar syntes, kommersialiserad av CATL.
Vad är litiumjonbatterier?
Litiumjonbatterier har utvecklats avsevärt under åren, med de första utvecklade på 1970-talet. De består av fyra huvudkomponenter: katod, anod, elektrolyt och separator.
Katoden bestämmer kapacitet och spänning, medan anoden riktar elektroner genom en tråd. De elektrolyt möjliggör litiumjonrörelse mellan katoden och anoden för säkert elflöde. Material med hög jonkonduktivitet underlättar denna rörelse, som varierar baserat på elektrolyttyp.
Det finns sex huvudtyper av litiumbatterier; Mer information finns här.
Natriumjonbatteri mot litiumjonbatteri
Vid jämförelse av natriumjon och litiumjonbatterier erbjuder en jämförelsetabell en tydlig bild av deras skillnader.
| Drag | Natriumjonbatteri | Litiumjonbatteri |
| Materialtillgänglighet | Riklig | Begränsad |
| Miljöpåverkan | Miljövänlig | Mindre miljövänlig |
| Kosta | Billig | Hög |
| Drifttemperaturområde | Högre | Hög |
| Livscykel | Hög | Hög |
| Kraftdensitet | Låg | Hög |
| Laddningstid | Snabbare | Snabb |
Utmaningar för natriumjonbatteri
Tillverkning av natriumjonbatteri står inför flera utmaningar innan det kan ersätta litiumjonbatterier.
- Det finns ingen etablerad leveranskedja för material, och få företag är involverade, vilket leder till högre kostnader.
- Tekniken utvecklas fortfarande, begränsar designflexibiliteten och resulterar i lägre densitet och lagringskapacitet jämfört med litiumbatterier.
- Natriumjonbatterier har en cykellivslängd på 5 000 cykler, betydligt lägre än de 6 000 cyklerna av kommersiellt litiumjärnfosfatbatterier.
Kan natriumbaserade batterier ersätta litiumjonbatterier?
Natriumjonbatterier kan vara ett bra alternativ till litiumjon, men de möter några hinder innan de verkligen kan ta fart.
För att bli valet för energilagring måste de förbättra sin tekniska prestanda. Forskare arbetar hårt för att göra dessa batterier mer stabila och prisvärda, medan företag är upptagna med att skapa en solid leveranskedja för nödvändiga material.
