آیا باتری یون سدیم جایگزین باتری لیتیومی در آینده خواهد شد؟

اخیراً مشتریان بیشتری از ما این سوال را می پرسند که آیا باتری یون سدیم جایگزین باتری لیتیومی در آینده می شود یا خیر. تفاوت اصلی باتری یون سدیم و باتری لیتیومی چیست؟ در اینجا به تفصیل توضیح می دهیم.

با برگزاری کنفرانس عمومی باتری‌های یون سدیم CATL، عصر باتری‌های یون سدیم در راه است. اکنون انتظار می‌رود که CATL به صنعتی شدن باتری‌های یون سدیم سرعت ببخشد و تا حدی جایگزین باتری‌های آهن-لیتیومی در آینده شود.

باتری یون سدیم چیست؟ مزایا و معایب آن و چشم انداز کاربرد آتی آن چیست؟ قضاوت ما به شرح زیر است:

1) باتری یون سدیم یک فناوری جدید نیست، هیچ نوآوری به اصطلاح "دستیابی به موفقیت" وجود ندارد، بیشتر تکرار فن آوری است.

2) باتری‌های یون سدیم دارای مزایا و معایب متمایز، منابع عظیم و مزیت‌های هزینه هستند که باعث می‌شود در زمینه‌های ذخیره‌سازی انرژی، خودروهای دو چرخ برقی و خودروهای کم‌سرعت کلاس A00 چشم‌انداز کاربردی خوبی داشته باشند. با این حال، چگالی انرژی کم، جایگزینی باتری‌های با استقامت بالا را دشوار می‌کند (مگر اینکه چگالی انرژی باتری‌های یون سدیم نسل بعدی از 200Wh/kg تجاوز کند).

3) با توجه به اینکه ذخایر سدیم فراوانتر از لیتیوم است، شرکت ها باید به اهمیت استراتژیک باتری های سدیم به عنوان یک ذخیره فنی برای تضمین امنیت انرژی توجه لازم را داشته باشند.

1. باتری یون سدیم چیست؟
تحقیقات در مورد باتری های یون سدیم را می توان به دهه 1970 ردیابی کرد. در 10 سال گذشته، تحقیقات مرتبط با موفقیت آغاز شده است و صنعت شروع به گسترش کرده است. شبیه به اصل کار باتری لیتیوم یونی صندلی گهواره ای، باتری یون سدیم برای کار به حرکت یون های سدیم بین الکترودهای مثبت و منفی متکی است.

بزرگترین تفاوت بین باتری یون سدیم و باتری لیتیومی در مواد کاتد است:

1) باتری یون سدیم از سیستم NaCuFeMnO/کربن نرم در مقابل سیستم فسفات آهن لیتیوم/گرافیت استفاده می کند.

2) مواد مبتنی بر کربن، اکسیدهای فلزات واسطه، مواد آلیاژی و غیره را برای الکترود منفی انتخاب کنید.

3) نمک سدیم مانند هگزافلورو فسفات سدیم در مقابل باتری لیتیومی را به عنوان الکترولیت انتخاب کنید.

4) کلکتور جریان آند فویل آلومینیومی در مقابل فویل مس لیتیومی است.

از نظر تجهیزات ساخت و تولید، باتری های یون سدیم و باتری های لیتیومی سازگاری بالایی دارند.

توسعه باتری های سدیم یون چیست؟

از سال 2021، رشد بالای تقاضای باتری جهانی با مشکل محدودیت منابع لیتیوم مواجه شده است. داده های باد، از سال 2021/07/20، قیمت کربنات لیتیوم در سال جاری 66 درصد و هیدروکسید لیتیوم 96 درصد افزایش یافته است.

در مقایسه با منابع لیتیوم، منابع سدیم از نظر ذخایر غنی و به طور گسترده توزیع شده است، بنابراین باتری های سدیم پس از استفاده تجاری در مقیاس بزرگ، مزیت هزینه بیشتری خواهند داشت.

2. مقایسه مزایا و معایب باتری های لیتیومی و ساخت باتری های سدیم یون

در مقایسه با باتری های لیتیومی، باتری های یون سدیم دارای مزایای زیر هستند:

1) منابع فراوان، فراوانی پوسته یون سدیم حامل شارژ اصلی باتری های یون سدیم حدود 2.36٪ است که بسیار بالاتر از 0.002٪ یون لیتیوم است.

2) هزینه کمتر است. هزینه مواد کاتدی باتری های یون سدیم (سیستم NaCuFeMnO/نرم کربن) تنها 40 درصد هزینه مواد کاتدی باتری های لیتیوم یونی است (سیستم فسفات آهن لیتیوم/گرافیت).

3) ایمن تر، باتری یون سدیم عملکرد الکتروشیمیایی نسبتاً پایداری دارد.

معایب باتری لیتیومی و باتری سدیم یونی:

1) چگالی انرژی کم است. چگالی تک انرژی سلول‌های باتری سدیم یونی تنها 120 وات ساعت بر کیلوگرم است که به طور قابل توجهی کمتر از باتری‌های لیتیوم فسفات آهن 180 وات بر کیلوگرم و باتری‌های سه تایی 240 وات ساعت بر کیلوگرم است.

2) عمر چرخه نسبتا کوتاه است. زمان چرخه فعلی باتری های یون سدیم تا حدود 1500 برابر است که به طور قابل توجهی کمتر از 6000 برابر باتری های لیتیوم فسفات آهن و 3000 برابر باتری های NMC است.

3) زنجیره صنعتی هنوز ناقص است. از آنجایی که تجهیزات مهندسی و تجهیزات پشتیبانی زنجیره تامین هنوز شکل نگرفته اند، هزینه تولید فعلی بالاتر از باتری های لیتیومی است.

3. باتری های یون سدیم ده ها میلیارد فضای بازار دارند

از طریق تجزیه و تحلیل فوق، مشخص خواهد شد که باتری های یون سدیم دارای مزایا و معایب بسیار متمایز هستند.

منابع عظیم و مزیت‌های هزینه باعث می‌شود که انتظار می‌رود کاربرد گسترده‌ای در زمینه‌های ذخیره‌سازی انرژی، خودروهای دو چرخ الکتریکی و خودروهای کلاس A00 داشته باشد. با این حال، چگالی انرژی پایین منجر به درجه کم تطابق با الزامات استقامت طولانی مدت وسایل نقلیه انرژی جدید شده است.
CITIC Securities بر این باور است که با توجه به مزیت‌های هزینه، باتری‌های یون سدیم در ذخیره‌سازی انرژی، ماشین‌آلات ساختمانی، ایستگاه‌های پایه ارتباطی، وسایل نقلیه دو چرخ و دیگر سناریوها با نیاز به چگالی انرژی کمتر تجاری‌سازی می‌شوند. فناوری مکمل خاصی را تشکیل می دهد.

Everbright Securities معتقد است که باتری‌های یون سدیم چشم‌انداز کاربردی خوبی در زمینه‌های ذخیره‌سازی انرژی، خودروهای دو چرخ برقی و خودروهای کلاس A00 دارند. تخمین زده می شود که در سال 2025، تقاضای ذخیره انرژی داخلی 48 گیگاوات ساعت، تقاضای خودروهای دو چرخه 41 گیگاوات ساعت و خودروهای کلاس A00 34 گیگاوات ساعت است. در حال حاضر، این سه سناریو عمدتاً از باتری‌های لیتیوم فسفات آهن استفاده می‌کنند. اگر صنعتی شدن باتری های سدیم یونی به آرامی پیش رود، باتری های آهن-لیتیومی جایگزین خواهند شد.

اکنون شرکت‌های بیشتر و بیشتری تحقیقات و تجاری‌سازی باتری‌های یون سدیم را از بین می‌برند. VTC Power نیز این گام را دنبال می‌کند و میلیاردها یوان در باتری یون سدیم برای بازار آینده سرمایه‌گذاری می‌کند.

VTC Power Co.، LTD، باتری یون سدیم، باتری لیتیوم، باتری لیتیوم یون، باتری lifepo4، باتری ذخیره انرژی، باتری EV