급속한 기술 발전 시대에 배터리 산업은 현재 가장 중요한 리튬 배터리와 납축 배터리의 수명에 영향을 미치는 필수적인 부분이지만, 과학 기술의 진보에 따라 나트륨 이온 배터리 기반 장치의 고유한 장점과 사람들의 삶이 점진적으로 출현할 수 있는 잠재력에 대해 알아보세요!
나트륨 이온 배터리의 장점과 지속 가능성을 소개하는 팔로우를 즐겨보세요!
배터리의 기본 원리
나트륨 이온 배터리, 리튬 배터리 및 기존 납축 배터리는 모두 화학 에너지 저장 장치이지만 모두 다르게 작동합니다. 세 가지 배터리 각각의 작동 방식은 다음과 같습니다.
나트륨 이온 배터리
나트륨 이온 배터리의 작동 원리는 주로 모터 재료 사이의 나트륨 이온의 가역적 작동입니다.
재충전 가능한 배터리에서 나트륨 이온은 배터리의 양극(보통 나트륨을 함유한 복합 재료)에서 전해질을 통해 음극(예: 탄소 재료)으로 이동하여 내장됩니다. 이 과정에는 외부 회로를 통해 양극 단자에서 음극 단자로 전자의 흐름이 수반됩니다. 방전되면 나트륨 이온은 음극에서 다시 양극으로 이동하고 전자는 외부 회로를 통해 반대 방향으로 흘러 전기 에너지가 출력됩니다.
이 배터리 시스템의 장점은 풍부하고 저렴한 나트륨을 사용한다는 것입니다.
리튬 배터리
리튬 배터리 기술은 양극과 음극에서 흑연과 리튬 금속 산화물 사이의 리튬 이온 이동에 중점을 둡니다.
리튬 배터리는 높은 에너지 밀도, 긴 수명 및 낮은 자체 방전율로 인해 현대 전자 장치에 널리 사용됩니다.
납산 배터리
납산 배터리는 주로 납과 이산화납의 화학 반응으로 전기를 생산합니다.
납축전지의 가장 큰 장점은 저렴한 비용과 기술적 성숙도지만, 리튬이나 나트륨이온전지에 비해 에너지 밀도가 낮고 환경친화적이지 않습니다.
나트륨 이온 배터리에는 어떤 재료가 사용됩니까?
나트륨 이온 배터리는 주로 NaMnO2/ Na3V2(PO4)2F3/ Na2FeFe(CN)6/ Na2Fe2(SO4)3 로 만들어지며 이전에는 각각 다른 장점을 가지고 있습니다!
NaMnO2
- 작동 전압 : 3.2V.
- 작동 온도 : -40 ° C ~ 80 ° C.
- 주기 수명: ≥4500주기 @ 83%(2C/2C).
- 에너지 밀도: ≥145Wh/kg.
- 승수 성능: 5C 용량 ≥90C 용량의 1%.
- 저장 성능: 실온에서 28일 보관, 충전 유지율 정격 용량의 ≥94%, 충전 복구율 정격 용량의 ≥99%.
Na3V2(PO4)2F3
- 작동 전압 : 3.4V.
- 작동 온도 : -20 ° C ~ 60 ° C.
- 주기 수명: ≥3000주기 @ 80%(1C/1C).
- 에너지 밀도: ≥120Wh/kg.
- 승수 성능: 3C 용량 ≥85C 용량의 1%.
- 저장 성능: 30일 동안 실온 보관, 충전 유지율 ≥ 정격 용량의 90%, 충전 복구율 ≥ 정격 용량의 95%.
Na2FeFe(CN)6
- 작동 전압 : 2.8V.
- 작동 온도: -10℃ ~ 50.
- 주기 수명: ≥2000주기 @75%(1C/1C).
- 에너지 밀도: ≥100Wh/kg.
- 승수 성능: 2C 용량 ≥80C 용량의 1%.
- 저장 성능: 실온에서 60일 보관, 충전 유지율 정격 용량의 ≥85%, 충전 복구율 정격 용량의 ≥90%.
Na2Fe2(SO4)3
- 작동 전압 : 3.1V.
- 작동 온도 : -30 ° C ~ 70 ° C.
- 주기 수명: ≥3500주기 @ 80%(1C/1C).
- 에너지 밀도: ≥130Wh/kg.
- 승수 성능: 4C 용량 ≥88C 용량의 1%.
- 저장 성능: 실온에서 45일 보관, 충전 유지율 ≥ 정격 용량의 92%, 충전 복구율 ≥ 정격 용량의 96%.
나트륨 이온 배터리의 장점
- 비용 이점: 나트륨이온은 리튬보다 원료 함량이 높고 제조공정도 간단해 리튬전지보다 가격이 저렴하다.
- 에너지 밀도 : 나트륨 이온 에너지 밀도는 리튬 배터리보다 낮지만 납축 배터리의 밀도보다 높습니다.
- 안전 : 나트륨 이온 구조는 안정적이고 열 폭주 위험이 적으며 물리적 손상 후 안전 위험도 리튬 배터리보다 적습니다.
- 수명: 나트륨 이온의 사이클 수명은 납산 배터리보다 길고 수명은 납산 배터리보다 길다.
- 환경 적 영향: 나트륨 이온은 재활용 시 납산 및 리튬 배터리보다 분해되기 쉽습니다.
- 가격: 납축전지보다 가격이 10% 높다.
나트륨 이온 배터리 vs. 리튬 배터리 vs. 납산 배터리.
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나트륨 이온 배터리
환경 친화적.
더 나은 안전성.
대규모 에너지 저장에 적합합니다.
기술 성숙도가 낮습니다.
제한된 시장 침투.
리튬 배터리
낮은 자체 방전율.
높은 에너지 밀도.
환경 적 영향.
납산 배터리
성숙한 기술.
높은 출력.
높은 자체 방전율.
높은 환경 오염.
유지 보수 요구 사항.
나트륨 이온 배터리의 현재 기술적 문제에 대한 장벽.
- 에너지 밀도: 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리에 비해 에너지 밀도가 낮습니다. 나트륨 이온의 원자 질량이 클수록 단위 부피 또는 무게당 저장되는 에너지가 줄어듭니다.
- 사이클 안정성: 나트륨 이온 배터리의 사이클 수명과 안정성은 아직 리튬 이온 배터리와 같은 수준에 도달하지 못했습니다. 특히 급속 충방전 및 고온 환경에서는 배터리 성능이 더욱 크게 저하됩니다.
- 전극 재료 최적화: 현재 나트륨 이온 배터리의 양극 재료는 일반적으로 전이 금속 산화물이고 음극 재료는 주로 경질 탄소입니다. 이러한 재료의 성능과 비용은 배터리의 전반적인 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
- 전해질 개선: 현재 사용되는 액체 전해질은 인화성, 부식성 등 안전성 문제가 있을 수 있습니다.
- 온도 민감도: 나트륨 이온 배터리의 성능은 극한의 온도 조건에서 리튬 이온 배터리만큼 안정적이지 않을 수 있습니다. 특히 저온에서는 배터리의 충방전 효율과 용량이 크게 떨어질 수 있습니다.
- 대규모 생산 및 적용: 나트륨이온전지 기술은 아직 상용화 및 대규모 적용에 있어 상대적으로 뒤떨어져 있다. 생산 비용을 절감하고, 제조 효율성을 향상시키며, 다양한 응용 시나리오에서 신뢰성과 경제적 이점을 입증하려면 추가 연구 개발이 필요합니다.
