Di era perkembangan teknologi yang pesat ini, industri baterai merupakan bagian tak terpisahkan dari dampak saat ini terhadap umur baterai terpenting untuk baterai litium dan baterai timbal-asam, namun seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, baterai berbasis natrium-ion tentang keunggulan unik perangkat ini dan potensi perkembangannya secara bertahap dalam kehidupan masyarakat!
Ikuti kami saat kami memperkenalkan Anda tentang keunggulan dan keberlanjutan baterai natrium-ion!
Prinsip Dasar Baterai
Baterai natrium-ion, baterai litium, dan baterai timbal-asam tradisional semuanya merupakan perangkat penyimpan energi kimia, namun cara kerjanya berbeda. Berikut cara kerja ketiga baterai ini:
baterai natrium-ion
Prinsip kerja baterai natrium-ion terutama adalah operasi ion natrium yang dapat dibalik antara bahan motor.
Dalam baterai yang dapat diisi ulang, ion natrium bermigrasi dari elektroda positif baterai (biasanya bahan komposit yang mengandung natrium) melalui elektrolit ke elektroda negatif (misalnya bahan karbon) di mana ion tersebut tertanam. Proses ini disertai dengan aliran elektron dari terminal positif ke terminal negatif melalui rangkaian luar. Ketika dilepaskan, ion natrium kemudian bermigrasi dari elektroda negatif kembali ke elektroda positif, dan elektron mengalir ke arah yang berlawanan melalui sirkuit eksternal, menghasilkan keluaran energi listrik.
Keuntungan sistem baterai ini adalah penggunaan natrium yang melimpah dan murah.
baterai lithium
Baterai lithium teknologi berfokus pada migrasi ion litium antara grafit dan oksida logam litium pada elektroda positif dan negatif.
Baterai litium banyak digunakan pada perangkat elektronik modern karena kepadatan energinya yang tinggi, masa pakai yang lama, dan tingkat pengosongan otomatis yang rendah.
baterai timbal-asam
Baterai timbal-asam pada dasarnya merupakan reaksi kimia antara timbal dan timbal dioksida untuk menghasilkan listrik.
Keuntungan utama baterai timbal-asam adalah biayanya yang lebih rendah dan kematangan teknologinya, namun kepadatan energinya lebih rendah dan kurang ramah lingkungan dibandingkan baterai litium dan natrium-ion.
Bahan apa yang digunakan dalam baterai natrium-ion?
Baterai ion natrium terutama terbuat dari NaMnO2/ Na3V2(PO4)2F3/ Na2FeFe(CN)6/ Na2Fe2(SO4)3 masing-masing memiliki keunggulan berbeda!
NaMnO2
- Tegangan operasi: 3.2V.
- Suhu pengoperasian: -40 °C hingga 80 °C.
- Siklus hidup: ≥4500 siklus @ 83% (2C/2C).
- Kepadatan energi: ≥145Wh/kg.
- Kinerja pengganda: kapasitas 5C ≥90% dari kapasitas 1C.
- Kinerja penyimpanan: Penyimpanan 28 hari pada suhu kamar, tingkat retensi biaya ≥94% dari kapasitas terukur, tingkat pemulihan biaya ≥99% dari kapasitas terukur.
Na3V2(PO4)2F3
- Tegangan operasi: 3.4V.
- Suhu pengoperasian: -20 °C hingga 60 °C.
- Siklus hidup: ≥3000 siklus @ 80% (1C/1C).
- Kepadatan energi: ≥120Wh/kg.
- Kinerja pengganda: kapasitas 3C ≥85% dari kapasitas 1C.
- Kinerja penyimpanan: penyimpanan suhu ruangan selama 30 hari, tingkat retensi biaya ≥ 90% dari kapasitas terukur, tingkat pemulihan biaya ≥ 95% dari kapasitas terukur.
Na2FeFe(CN)6
- Tegangan operasi: 2.8V.
- Suhu pengoperasian: -10℃ hingga 50.
- Siklus hidup: ≥2000 siklus @75% (1C/1C).
- Kepadatan energi: ≥100Wh/kg.
- Kinerja pengganda: kapasitas 2C ≥80% dari kapasitas 1C.
- Kinerja penyimpanan: Penyimpanan 60 hari pada suhu kamar, tingkat retensi biaya ≥85% dari kapasitas terukur, tingkat pemulihan biaya ≥90% dari kapasitas terukur.
Na2Fe2(SO4)3
- Tegangan operasi: 3.1V.
- Suhu pengoperasian: -30 °C hingga 70 °C.
- Siklus hidup: ≥3500 siklus @ 80% (1C/1C).
- Kepadatan energi: ≥130Wh/kg.
- Kinerja pengganda: kapasitas 4C ≥88% dari kapasitas 1C.
- Kinerja penyimpanan: penyimpanan 45 hari pada suhu kamar, tingkat retensi muatan ≥ 92% dari kapasitas terukur, tingkat pemulihan muatan ≥ 96% dari kapasitas terukur.
Keuntungan baterai natrium-ion
- Keuntungan biaya: Ion natrium merupakan bahan baku yang lebih tinggi dibandingkan litium dan proses pembuatannya lebih sederhana, sehingga biayanya lebih rendah dibandingkan baterai litium
- Kepadatan energi: Kepadatan energi ion natrium lebih rendah dibandingkan baterai litium, namun lebih tinggi dibandingkan kepadatan baterai timbal-asam
- Keselamatan: Struktur ion natrium stabil, lebih sedikit bahaya pelepasan panas, dan risiko keamanan setelah kerusakan fisik lebih kecil dibandingkan baterai litium.
- Umur: masa pakai ion natrium lebih tinggi dibandingkan baterai timbal-asam dan masa pakainya lebih tinggi dibandingkan baterai timbal-asam.
- Dampak lingkungan: ion natrium lebih mudah terurai dibandingkan baterai timbal-asam dan litium saat didaur ulang.
- Harga: Harganya 10% lebih tinggi dari baterai timbal-asam.
Baterai natrium-ion vs. baterai litium vs. baterai timbal-asam.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elite tellus, Luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.
Baterai Natrium-Ion
Ramah lingkungan.
Keamanan yang lebih baik.
Cocok untuk penyimpanan energi skala besar.
Kematangan teknologi yang lebih rendah.
Penetrasi pasar yang terbatas.
Baterai lithium
Tingkat self-discharge yang rendah.
Kepadatan energi tinggi.
Dampak lingkungan.
Baterai timbal-asam
Teknologi yang matang.
Keluaran daya tinggi.
Tingkat pelepasan diri yang tinggi.
Pencemaran lingkungan yang tinggi.
Persyaratan pemeliharaan.
Hambatan Masalah Teknis Baterai Sodium Ion Saat Ini.
- Kepadatan Energi: Baterai natrium-ion memiliki kepadatan energi yang lebih rendah dibandingkan dengan baterai lithium-ion. Massa atom ion natrium yang lebih besar menghasilkan lebih sedikit energi yang disimpan per satuan volume atau berat.
- Stabilitas siklus: Siklus hidup dan stabilitas baterai natrium-ion belum mencapai tingkat yang sama dengan baterai lithium-ion. Terutama dalam kondisi pengisian dan pengosongan yang cepat serta suhu tinggi, kinerja baterai menurun secara signifikan.
- Optimalisasi bahan elektroda: Saat ini, bahan elektroda positif baterai natrium-ion biasanya berupa oksida logam transisi, sedangkan bahan elektroda negatif sebagian besar berupa karbon keras. Kinerja dan biaya bahan-bahan ini secara langsung mempengaruhi kinerja baterai secara keseluruhan.
- Peningkatan Elektrolit: Elektrolit cair yang saat ini digunakan mungkin memiliki masalah keamanan seperti sifat mudah terbakar dan korosif.
- Sensitivitas suhu: Kinerja baterai natrium-ion mungkin tidak stabil seperti baterai lithium-ion dalam kondisi suhu ekstrem. Terutama pada suhu rendah, efisiensi pengisian dan pengosongan serta kapasitas baterai dapat turun secara signifikan.
- Produksi dan penerapan skala besar: Teknologi baterai natrium-ion masih relatif tertinggal dalam komersialisasi dan penerapan skala besar. Penelitian dan pengembangan lebih lanjut diperlukan untuk mengurangi biaya produksi, meningkatkan efisiensi produksi, dan menunjukkan keandalan serta manfaat ekonomi dalam berbagai skenario aplikasi.
