Nesta era de rápido desenvolvimento tecnológico, a indústria de baterias é uma parte indispensável do impacto atual na vida útil das baterias mais importantes para baterias de lítio e baterias de chumbo-ácido, mas com o progresso da ciência e da tecnologia, baterias de íon de sódio baseadas sobre as vantagens únicas do dispositivo e o potencial para o desenvolvimento do surgimento gradual da vida das pessoas!
Siga-nos enquanto apresentamos as vantagens e a sustentabilidade das baterias de íon de sódio!
Princípios Básicos de Baterias
Baterias de íon de sódio, baterias de lítio e baterias tradicionais de chumbo-ácido são dispositivos de armazenamento de energia química, mas funcionam de maneira diferente. Veja como funciona cada uma dessas três baterias:
bateria de íon de sódio
O princípio de funcionamento da bateria de íons de sódio é principalmente a operação reversível dos íons de sódio entre os materiais do motor.
Na bateria recarregável, os íons de sódio migram do eletrodo positivo da bateria (geralmente um material compósito contendo sódio) através do eletrólito para o eletrodo negativo (por exemplo, um material de carbono), onde ficam incorporados. Este processo é acompanhado pelo fluxo de elétrons do terminal positivo para o terminal negativo através de um circuito externo. Quando descarregados, os íons de sódio migram do eletrodo negativo de volta para o eletrodo positivo, e os elétrons fluem na direção oposta através do circuito externo, resultando na saída de energia elétrica.
A vantagem deste sistema de bateria é a utilização de sódio abundante e de baixo custo.
bateria de lítio
Bateria de lítio a tecnologia concentra-se na migração de íons de lítio entre grafite e óxidos metálicos de lítio nos eletrodos positivos e negativos.
As baterias de lítio são amplamente utilizadas em dispositivos eletrônicos modernos devido à sua alta densidade de energia, longo ciclo de vida e baixa taxa de autodescarga.
baterias de chumbo-ácido
As baterias de chumbo-ácido são principalmente uma reação química entre o chumbo e o dióxido de chumbo para produzir eletricidade.
As principais vantagens das baterias de chumbo-ácido são o menor custo e a maturidade tecnológica, mas possuem menor densidade energética e são menos ecológicas do que as baterias de lítio e íon de sódio.
Que materiais são usados nas baterias de íon de sódio?
As baterias de íon de sódio são feitas principalmente de NaMnO2/Na3V2(PO4)2F3/ Na2FeFe(CN)6/ Na2Fe2(SO4)3, elas têm vantagens diferentes antes, respectivamente!
NaMnO2
- Tensão operacional: 3.2V.
- Temperatura de operação: -40 ° C a 80 ° C.
- Ciclo de vida: ≥4500 ciclos a 83% (2C/2C).
- Densidade energética: ≥145Wh/kg.
- Desempenho do multiplicador: capacidade 5C ≥90% da capacidade 1C.
- Desempenho de armazenamento: 28 dias de armazenamento em temperatura ambiente, taxa de retenção de carga ≥94% da capacidade nominal, taxa de recuperação de carga ≥99% da capacidade nominal.
Na3V2(PO4)2F3
- Tensão operacional: 3.4V.
- Temperatura de operação: -20 ° C a 60 ° C.
- Ciclo de vida: ≥3000 ciclos a 80% (1C/1C).
- Densidade energética: ≥120Wh/kg.
- Desempenho do multiplicador: capacidade 3C ≥85% da capacidade 1C.
- Desempenho de armazenamento: armazenamento em temperatura ambiente por 30 dias, taxa de retenção de carga ≥ 90% da capacidade nominal, taxa de recuperação de carga ≥ 95% da capacidade nominal.
Na2FeFe(CN)6
- Tensão operacional: 2.8V.
- Temperatura operacional: -10°C a 50°C.
- Ciclo de vida: ≥2000 ciclos a 75% (1C/1C).
- Densidade energética: ≥100Wh/kg.
- Desempenho do multiplicador: capacidade 2C ≥80% da capacidade 1C.
- Desempenho de armazenamento: 60 dias de armazenamento em temperatura ambiente, taxa de retenção de carga ≥85% da capacidade nominal, taxa de recuperação de carga ≥90% da capacidade nominal.
Na2Fe2(SO4)3
- Tensão operacional: 3.1V.
- Temperatura de operação: -30 ° C a 70 ° C.
- Ciclo de vida: ≥3500 ciclos a 80% (1C/1C).
- Densidade energética: ≥130Wh/kg.
- Desempenho do multiplicador: capacidade 4C ≥88% da capacidade 1C.
- Desempenho de armazenamento: 45 dias de armazenamento em temperatura ambiente, taxa de retenção de carga ≥ 92% da capacidade nominal, taxa de recuperação de carga ≥ 96% da capacidade nominal.
Vantagens das baterias de íon de sódio
- Vantagem de custo: O íon de sódio é uma matéria-prima superior ao lítio e é mais simples no processo de fabricação, por isso tem um custo menor do que as baterias de lítio
- Densidade de energia: a densidade de energia do íon sódio é menor que a das baterias de lítio, mas é maior que a densidade das baterias de chumbo-ácido
- Segurança: A estrutura do íon sódio é estável, há menos perigo de fuga térmica e o risco de segurança após danos físicos é menor do que a bateria de lítio.
- Vida útil: o ciclo de vida do íon sódio é maior do que o da bateria de chumbo-ácido e sua vida útil é maior do que a da bateria de chumbo-ácido.
- Impacto ambiental: o íon de sódio é mais fácil de se decompor do que as baterias de chumbo-ácido e de lítio quando recicladas.
- Preço: O preço é 10% superior ao das baterias de chumbo-ácido.
Baterias de íon de sódio versus baterias de lítio versus bateria de chumbo-ácido.
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Bateria de íons de sódio
Ambientalmente amigável.
Melhor segurança.
Adequado para armazenamento de energia em grande escala.
Menor maturidade tecnológica.
Penetração limitada no mercado.
Bateria de lítio
Baixa taxa de autodescarga.
Alta densidade de energia.
Impacto ambiental.
Baterias de chumbo-ácido
Tecnologia madura.
Saída de alta potência.
Alta taxa de autodescarga.
Alta poluição ambiental.
Requisito de manutenção.
Barreiras aos problemas técnicos atuais da bateria de íon de sódio.
- Densidade de energia: As baterias de íon de sódio têm uma densidade de energia mais baixa em comparação com as baterias de íon de lítio. A maior massa atômica dos íons de sódio resulta em menos energia armazenada por unidade de volume ou peso.
- Estabilidade do ciclo: O ciclo de vida e a estabilidade das baterias de íon de sódio ainda não atingiram o mesmo nível das baterias de íon de lítio. Especialmente sob carga e descarga rápida e altas temperaturas, o desempenho da bateria degrada-se de forma mais significativa.
- Otimização dos materiais dos eletrodos: Atualmente, os materiais dos eletrodos positivos das baterias de íons de sódio são geralmente óxidos de metais de transição, enquanto os materiais dos eletrodos negativos são principalmente carbono duro. O desempenho e o custo desses materiais afetam diretamente o desempenho geral da bateria.
- Melhoria de eletrólitos: Os eletrólitos líquidos atualmente usados podem apresentar problemas de segurança, como inflamabilidade e corrosividade.
- Sensibilidade à temperatura: O desempenho das baterias de íon de sódio pode não ser tão estável quanto o das baterias de íon de lítio sob condições extremas de temperatura. Especialmente a baixas temperaturas, a eficiência de carga e descarga e a capacidade da bateria podem diminuir significativamente.
- Produção e aplicação em larga escala: A tecnologia de baterias de íons de sódio ainda está relativamente atrasada na comercialização e aplicação em larga escala. Mais investigação e desenvolvimento são necessários para reduzir os custos de produção, melhorar a eficiência de produção e demonstrar a sua fiabilidade e benefícios económicos numa variedade de cenários de aplicação.
