Na tle globalnej transformacji energetycznej i celów „podwójnego węgla” technologia baterii, jako główny czynnik umożliwiający magazynowanie energii, zyskała znaczną uwagę. W ostatnich latach baterie sodowo-jonowe (SIB) przeszły z laboratoriów do industrializacji, stając się bardzo oczekiwanym rozwiązaniem do magazynowania energii po bateriach litowo-jonowych.
Podstawowe informacje o bateriach sodowo-jonowych
Akumulatory sodowo-jonowe to rodzaj akumulatora wtórnego (ładowalnego), który wykorzystuje jony sodu (Na⁺) jako nośniki ładunku. Zasada ich działania jest podobna do zasady działania akumulatorów litowo-jonowych: podczas ładowania i rozładowywania jony sodu przemieszczają się między katodą i anodą przez elektrolit, umożliwiając magazynowanie i uwalnianie energii.
·Materiały rdzeniowe:Katoda zazwyczaj wykorzystuje tlenki warstwowe, związki polianionowe lub analogi błękitu pruskiego; anoda składa się głównie z węgla twardego lub miękkiego; elektrolitem jest roztwór soli sodowej.
·Dojrzałość technologicznaBadania rozpoczęto w latach 80. ubiegłego wieku, a ostatnie postępy w dziedzinie materiałów i procesów znacznie poprawiły gęstość energii i żywotność cyklu, dzięki czemu komercjalizacja stała się coraz bardziej realna.
Akumulatory sodowo-jonowe kontra akumulatory litowo-jonowe: kluczowe różnice i zalety
Chociaż baterie sodowo-jonowe mają podobną strukturę do baterii litowo-jonowych, różnią się znacząco właściwościami materiałowymi i scenariuszami zastosowań:
| Wymiar porównawczy | Baterie sodowo-jonowe | Akumulatory litowo-jonowe |
| Obfitość zasobów | Sód jest powszechny (2,75% w skorupie ziemskiej) i szeroko rozpowszechniony | Lit jest rzadki (0,0065%) i występuje w dużym skupieniu geograficznym |
| Koszt | Niższe koszty surowców, bardziej stabilny łańcuch dostaw | Duża zmienność cen litu, kobaltu i innych materiałów, zależność od importu |
| Gęstość energii | Niższe (120-160 Wh/kg) | Wyższe (200-300 Wh/kg) |
| Wydajność w niskich temperaturach | Utrzymanie pojemności >80% przy -20℃ | Słaba wydajność w niskich temperaturach, łatwa degradacja pojemności |
| Bezpieczeństwo | Wysoka stabilność termiczna, większa odporność na przeładowanie/rozładowanie | Wymaga ścisłego zarządzania ryzykiem niekontrolowanego wzrostu temperatury |
Podstawowe zalety baterii sodowo-jonowych:
1.Niskie koszty i zrównoważone wykorzystanie zasobów:Sód jest szeroko dostępny w wodzie morskiej i minerałach, co pozwala ograniczyć zależność od rzadkich metali i obniżyć długoterminowe koszty o 30%-40%.
2. Wysoki poziom bezpieczeństwa i przyjazność dla środowiska:Nie zawiera zanieczyszczeń metalami ciężkimi, jest kompatybilny z bezpieczniejszymi systemami elektrolitycznymi i nadaje się do magazynowania energii na dużą skalę.
3. Szeroki zakres adaptacji temperaturowej:Doskonała wydajność w środowiskach o niskich temperaturach, idealna do zimnych regionów lub zewnętrznych systemów magazynowania energii.
Perspektywy zastosowań baterii sodowo-jonowych
Dzięki postępowi technologicznemu baterie sodowo-jonowe wykazują duży potencjał w następujących obszarach:
1. Systemy magazynowania energii na dużą skalę (ESS):
Akumulatory sodowo-jonowe stanowią rozwiązanie uzupełniające dla energii wiatrowej i słonecznej, a ich niski koszt i długa żywotność mogą skutecznie obniżyć średni koszt energii elektrycznej (LCOE) i ograniczyć szczytowe zapotrzebowanie na energię elektryczną.
2. Pojazdy elektryczne o niskiej prędkości i jednoślady:
W scenariuszach o niższych wymaganiach dotyczących gęstości energii (np. rowery elektryczne, pojazdy logistyczne) akumulatory sodowo-jonowe mogą zastąpić akumulatory kwasowo-ołowiowe, co przynosi korzyści zarówno środowiskowe, jak i ekonomiczne.
3. Zasilanie awaryjne i magazynowanie energii w stacjach bazowych:
Szeroki zakres temperatur pracy sprawia, że urządzenia te nadają się do zasilania awaryjnego w zastosowaniach wrażliwych na temperaturę, takich jak stacje bazowe i centra danych.
Przyszłe trendy rozwojowe
Prognozy branżowe przewidują, że globalny rynek baterii sodowo-jonowych przekroczy 5 miliardów dolarów do 2025 r. i osiągnie 10%-15% rynku baterii litowo-jonowych do 2030 r. Przyszłe kierunki rozwoju obejmują:
·Innowacja materiałowa:Opracowywanie katod o dużej pojemności (np. tlenków warstwowych typu O3) i materiałów anodowych o długiej żywotności w celu zwiększenia gęstości energii powyżej 200 Wh/kg.
·Optymalizacja procesów:Wykorzystanie dojrzałych linii produkcyjnych akumulatorów litowo-jonowych w celu zwiększenia skali produkcji akumulatorów sodowo-jonowych i dalszej redukcji kosztów.
·Rozszerzenie aplikacji:Uzupełnienie akumulatorów litowo-jonowych w celu zbudowania zróżnicowanego portfolio technologii magazynowania energii.
Wniosek
Rozwój baterii sodowo-jonowych nie ma na celu zastąpienia baterii litowo-jonowych, ale zapewnienia bardziej ekonomicznej i bezpieczniejszej alternatywy dla magazynowania energii. W kontekście neutralności węglowej ich przyjazna dla zasobów i dostosowująca się do zastosowań natura zapewni im miejsce w krajobrazie magazynowania energii. Jako pionier innowacji w dziedzinie technologii energetycznych,DALYbędziemy nadal monitorować rozwój technologii akumulatorów sodowo-jonowych, dążąc do dostarczania naszym klientom wydajnych i zrównoważonych rozwiązań energetycznych.
Obserwuj nas, aby być na bieżąco z najnowszymi technologiami!
Czas publikacji: 25-02-2025
