Očito je da je plafon za novi energetski sektor viši od očekivanog, s kapitalom koji i dalje pritječe, očito u potrazi za sljedećom "Suvremenom Amperex tehnologijom" ili "BYD-om".
Pregled
Natrij-ionske baterije (nazivaju se "natrijeve baterije") su vrsta punjive baterije koja radi na principu prenošenja natrijevih iona između katode i anode tijekom punjenja i pražnjenja. Njihov princip rada i struktura slični su široko korištenim litij-ionskim baterijama.
I natrij i litij pripadaju istoj skupini elemenata i pokazuju slično elektrokemijsko ponašanje punjenja i pražnjenja poput "ljuljačke". Tijekom procesa punjenja natrij-ionske baterije, natrijevi ioni se odvajaju od katode i ugrađuju u anodu dok elektroni putuju kroz vanjski strujni krug. Što je više natrijevih iona ugrađeno u anodu, to je veći kapacitet punjenja. Suprotno tome, tijekom pražnjenja, natrijevi ioni se vraćaju s anode na katodu, povećavajući kapacitet pražnjenja kako se više natrijevih iona vraća natrag.
Princip rada
Princip rada natrij-ionskih baterija sličan je principu litij-ionskih baterija, a uključuje umetanje i izdvajanje natrijevih iona radi postizanja prijenosa naboja. Tijekom pražnjenja, natrijevi ioni izlaze iz materijala anode i ulaze u materijal katode, pri čemu elektroni teku od anode prema katodi, oslobađajući energiju.
Tijekom punjenja, natrijevi ioni se odvajaju od materijala katode i prelaze u materijal anode kroz elektrolit, dok elektroni teku u materijal anode kroz vanjski strujni krug. Idealno bi bilo da umetanje i izdvajanje iona tijekom punjenja i pražnjenja ne mijenja strukturu materijala ili uzrokuje nuspojave s elektrolitom. Međutim, trenutna tehnologija suočava se s izazovima zbog većeg radijusa natrijevih iona, što dovodi do promjena strukture materijala tijekom umetanja iona, što rezultira smanjenim performansama i stabilnošću ciklusa.
Prednosti
Gustoća energije:Natrij-ionske baterije obično imaju gustoću energije od 100-150 Wh/kg, dok se litij-ionske baterije općenito kreću od 120-200 Wh/kg, s ternarnim sustavima s visokim udjelom nikla koji prelaze 200 Wh/kg. Iako natrij-ionske baterije trenutno imaju nižu gustoću energije u usporedbi s ternarnim litijevim baterijama, one se mogu djelomično preklapati ili pokrivati raspon gustoće energije litij-željezo-fosfatnih baterija (120-200 Wh/kg) i olovno-kiselinskih baterija (30-50 Wh/kg).
Raspon radne temperature i sigurnost:Natrij-ionske baterije rade u širokom temperaturnom rasponu, obično od -40°C do 80°C. Nasuprot tome, ternarne litij-ionske baterije obično rade između -20°C i 60°C, s padom performansi ispod 0°C. Natrij-ionske baterije mogu održavati preko 80% stanja napunjenosti (SOC) na -20°C. Osim toga, zbog većeg unutarnjeg otpora, natrij-ionske baterije su manje sklone zagrijavanju tijekom kratkih spojeva, nudeći veću sigurnost u usporedbi s litij-ionskim baterijama.
Ocijenite performanse:Brzina punjenja i pražnjenja natrij-ionskih baterija izravno je povezana sa sposobnošću migracije natrijevih iona na granici elektrode i elektrolita. Čimbenici koji utječu na brzinu migracije iona utječu na brzinu punjenja i pražnjenja baterije. Osim toga, brzina unutarnjeg odvođenja topline ključna je za sigurnost i vijek trajanja tijekom punjenja i pražnjenja velikom brzinom. Zahvaljujući svojoj kristalnoj strukturi, natrij-ionske baterije pokazuju dobre performanse, što ih čini prikladnima za pohranu energije i primjene u velikim napajanjima.
Brzina punjenja:Natrij-ionske baterije mogu se potpuno napuniti za oko 10 minuta, dok ternarnim litijevim baterijama treba najmanje 40 minuta, a litij-željezo-fosfatnim baterijama oko 45 minuta.
Klasifikacija industrije
Natrij-ionske baterije dolaze u različitim vrstama, uključujući natrij-sumporne baterije, natrij-solne baterije, natrij-zračne baterije, vodene natrij-ionske baterije, organske natrij-ionske baterije i čvrsto-stanje natrij-ionskih baterija.
U sektoru skladištenja energije, primarne komercijalno primijenjene natrijeve baterije uključuju visokotemperaturne natrij-sumporne baterije i natrij-metalno-kloridne baterije temeljene na sustavima krutog elektrolita. Ovi sustavi koriste metalni natrij kao aktivni anodni materijal, točnije nazvani natrijeve baterije. Obično se pojam natrij-ionska baterija odnosi na posljednje tri vrste.
Natrij-sumporne baterije:Ove baterije koriste rastaljeni tekući natrij kao anodu i elementarni sumpor kao katodu, s čvrstim keramičkim Al₂O₃ kao elektrolitom i separatorom. Natrij-sumporne baterije imaju visoku specifičnu energiju.
Natrij-solne baterije:Oni koriste tekući natrij kao anodu i metalne kloride kao katodu, s Na+ vodičem Al2O3 keramikom kao elektrolitom.
Natrij-zračne baterije:Katoda obično koristi porozne materijale koji osiguravaju putove za difuziju plina i mjesta za elektrodne reakcije zbog poroznosti materijala.
Organske natrij-ionske baterije:Za anodu koriste tvrdi ugljik ili materijale s interkaliranim natrijem, a za katodu materijali uključuju okside prijelaznih metala i polianionske spojeve.
Vodene natrij-ionske baterije:U usporedbi s organskim elektrolitnim baterijama, vodene natrij-ionske baterije koriste drugačije elektrolite, nudeći veće sigurnosne performanse.
