É evidente que o teito para o novo sector enerxético é máis alto do previsto, co capital aínda afluíndo, aparentemente na procura da próxima "Tecnoloxía Amperex Contemporánea" ou "BYD".
Visión xeral
As baterías de ións de sodio (denominadas "baterías de sodio") son un tipo de batería recargable que funciona movendo ións de sodio entre o cátodo e o ánodo durante a carga e a descarga. O seu principio de funcionamento e a súa estrutura son similares ás baterías de ións de litio, que son amplamente utilizadas.
Tanto o sodio como o litio pertencen ao mesmo grupo de elementos e presentan comportamentos similares de carga e descarga electroquímica en forma de "cadeira de balancín". Durante o proceso de carga dunha batería de ións de sodio, os ións de sodio despréndense do cátodo e inclúense no ánodo mentres que os electróns viaxan a través do circuíto externo. Cantos máis ións de sodio haxa incrustados no ánodo, maior será a capacidade de carga. Pola contra, durante a descarga, os ións de sodio regresan do ánodo ao cátodo, o que aumenta a capacidade de descarga a medida que máis ións de sodio retroceden.
Principio de funcionamento
O principio de funcionamento das baterías de ións de sodio é semellante ao das baterías de ións de litio, xa que implica a inserción e extracción de ións de sodio para lograr a transferencia de carga. Durante a descarga, os ións de sodio saen do material do ánodo e entran no material do cátodo, cos electróns que flúen do ánodo ao cátodo, liberando enerxía.
Durante a carga, os ións de sodio sepáranse do material do cátodo e móvense cara ao material do ánodo a través do electrolito, mentres que os electróns flúen cara ao material do ánodo a través do circuíto externo. Idealmente, a inserción e extracción de ións durante a carga e a descarga non debería alterar a estrutura do material nin causar reaccións secundarias co electrolito. Non obstante, a tecnoloxía actual enfróntase a desafíos debido ao maior radio dos ións de sodio, o que leva a cambios na estrutura do material durante a inserción de ións, o que resulta nunha diminución do rendemento e a estabilidade do ciclo.
Vantaxes
Densidade de enerxía:As baterías de ións de sodio adoitan ter unha densidade de enerxía de 100-150 Wh/kg, mentres que as de ións de litio adoitan oscilar entre os 120 e os 200 Wh/kg, e os sistemas ternarios con alto contido en níquel superan os 200 Wh/kg. Aínda que as baterías de ións de sodio actualmente teñen unha densidade de enerxía menor en comparación coas baterías de litio ternarias, poden solaparse parcialmente ou cubrir o rango de densidade de enerxía das baterías de fosfato de ferro e litio (120-200 Wh/kg) e das baterías de chumbo-ácido (30-50 Wh/kg).
Rango de temperatura de funcionamento e seguridade:As baterías de ións de sodio funcionan nun amplo rango de temperaturas, normalmente de -40 °C a 80 °C. Pola contra, as baterías de ións de litio ternarias adoitan funcionar entre -20 °C e 60 °C, e o rendemento diminúe por debaixo dos 0 °C. As baterías de ións de sodio poden manter un estado de carga (SOC) de máis do 80 % a -20 °C. Ademais, debido á maior resistencia interna, as baterías de ións de sodio son menos propensas a quentarse durante os curtocircuítos, o que ofrece unha maior seguridade en comparación coas baterías de ións de litio.
Rendemento da taxa:O rendemento da taxa de carga e descarga das baterías de ións de sodio está directamente relacionado coa capacidade de migración dos ións de sodio na interface eléctrodo-electrólito. Os factores que afectan á velocidade de migración dos ións inflúen no rendemento da taxa da batería. Ademais, a taxa de disipación de calor interna é crucial para a seguridade e a vida útil durante a carga e descarga a alta velocidade. Grazas á súa estrutura cristalina, as baterías de ións de sodio presentan un bo rendemento, o que as fai axeitadas para o almacenamento de enerxía e aplicacións de subministración de enerxía a grande escala.
Velocidade de carga:As baterías de ións de sodio pódense cargar completamente en aproximadamente 10 minutos, mentres que as baterías de litio ternarias requiren polo menos 40 minutos e as baterías de fosfato de ferro e litio precisan uns 45 minutos.
Clasificación da industria
As baterías de ións de sodio existen en varios tipos, incluíndo baterías de sodio-xofre, baterías de sodio-sal, baterías de sodio-aire, baterías de ións de sodio acuosas, baterías de ións de sodio orgánicas e baterías de ións de sodio de estado sólido.
No sector do almacenamento de enerxía, as principais baterías de sodio de aplicación comercial inclúen as baterías de sodio-xofre de alta temperatura e as baterías de sodio-cloruro metálico baseadas en sistemas de electrolitos sólidos. Estes sistemas empregan sodio metálico como material ánodo activo, denominadas con maior precisión baterías de sodio. Normalmente, o termo batería de ións de sodio refírese aos tres últimos tipos.
Baterías de sodio e xofre:Estas empregan sodio líquido fundido como ánodo e xofre elemental como cátodo, con Al2O3 cerámico sólido como electrolito e separador. As baterías de sodio-xofre teñen unha enerxía específica elevada.
Baterías de sodio e sal:Estes usan sodio líquido como ánodo e materiais de cloruro metálico como cátodo, con cerámica condutora de Na+ Al2O3 como electrolito.
Baterías de sodio-aire:O cátodo emprega normalmente materiais porosos, que proporcionan vías para a difusión do gas e sitios para as reaccións dos eléctrodos debido á porosidade do material.
Baterías orgánicas de ións de sodio:Estes usan materiais intercalares de carbono duro ou sodio para o ánodo, e os materiais do cátodo inclúen óxidos de metais de transición e compostos polianiónicos.
Baterías de ións de sodio acuosas:En comparación coas baterías de electrolitos orgánicos, as baterías de ións de sodio acuosos usan diferentes electrolitos, o que ofrece un maior rendemento de seguridade.
