Ang mga sodium ions ay nakakakuha ng atensyon sa buong mundo, bilang alternatibo sa Lithium ions, sa mga rechargeable na baterya. Ang mga sodium ions ay mahusay na tagadala ng singil, gaya ng makikita mo mula sa simpleng eksperimentong ito ng baterya ng Sodium Chloride at Water.
Ang mga pandaigdigang pinuno sa industriya ng baterya ay naglalagay ng malaking taya sa mga baterya ng Sodium-ion bilang ang hinaharap na gulugod ng berdeng pang-industriyang enerhiya. Kung titingnan mo ang mundo nangungunang 10 tagagawa ng baterya ng sodium-ion, mapapansin mo na kasama rin nila ang pinakamalaking tagagawa ng mga bateryang Lithium-ion.
Dahil magkatulad ang Sodium ion at Lithium-ion battery chemistries, ginagamit ng mga manufacturer ang napatunayang Lithium-ion know how at production equipment para sa mabilis na pagbuo ng Sodium-ion na mga baterya. Ang isang magandang halimbawa ay ang Contemporary Amperex Technology Co. Ltd. (CATL) ng China, na isa sa top10 Lithium-ion na mga baterya mga tagagawa sa China. Inilunsad ng CATL ang kanilang unang henerasyong baterya ng Sodium-ion na may density ng enerhiya na 160 Wh/kg.
Dahil ang mga baterya ng Sodium-ion ay mas malaki kaysa sa katumbas na mga baterya ng Lithium-ion, hindi ito perpekto para sa mga de-kuryenteng sasakyan sa kasalukuyan. Kaya ang mga tagagawa ay nagta-target sa merkado ng pag-iimbak ng enerhiya, kung saan ang laki ay hindi mahalaga ngunit ang gastos, pagganap at mga secure na supply chain ay mga pangunahing pagsasaalang-alang. Naniniwala ang mga siyentipiko Ang mga baterya ng sodium-ion ay ang sagot sa hamon ng renewable energy storage.
Sa hinaharap, maaari mong asahan na ang mga baterya ng Sodium-ion ay magiging mas magaan at mas malakas. Nangangahulugan ito na ang mga bateryang ito ay magiging kaakit-akit para sa merkado ng electric vehicle. Gayunpaman, maaaring napansin mo na kamakailan ang merkado ng de-kuryenteng sasakyan ay hindi naging matatag. Sa buong mundo, ang merkado para sa mga de-koryenteng sasakyan ay humina, dahil sa kanilang mataas na halaga, kakulangan ng recharging na imprastraktura, at sa maraming mga kaso, pag-withdraw ng mga insentibo sa pananalapi. Dagdag pa, Ang mga bateryang Lithium-ion ay maaaring maalis ng mga Hydrogen Fuel cells sa sektor ng transportasyon. Sa Lithium-ion na limitado sa mas maliliit na elektronikong kagamitan, ang teknolohiya ng Sodium-ion ay maaaring umusad sa pangmatagalan.
Ano ang Sodium Ion Battery?
Ang baterya ng Sodium ion ay isang rechargeable na baterya na gumagamit ng mga Sodium ions upang magdala ng electric charge sa loob ng baterya. Ang mga sodium ions ay nag-shuttle sa pagitan ng Anode at Cathode, na nagdadala ng internal na cell current, sa bawat cycle ng charge at discharge.
Paano Gumagana ang baterya ng Sodium Ion?
Maaari mong makita ang prinsipyong pinagbabatayan ng baterya ng Sodium-ion sa Figure 1. Ang mga pangunahing gumaganang bahagi ng baterya ay:
- Isang Anode, na isang buhaghag elektrod at naglalaman ng maraming ionizable Sodium atoms sa ibabaw nito;
- Isang Cathode, na isa ring porous electrode, na may sapat na surface area para makatanggap ng Sodium ions na nagmumula sa Anode;
- Isang porous separator na pumipigil sa pisikal na kontak sa pagitan ng Anode at Cathode, ngunit nagbibigay-daan sa Sodium ions na mag-shuttle sa pagitan ng Anode at Cathode;
- Isang likidong electrolyte na naglalaman ng mga dissolved Sodium salts. Ang electrolyte gumaganap bilang reservoir ng Sodium ions na nagsisimula ng panloob na kasalukuyang kapag ang pagkakaiba ng boltahe ay nalikha sa pagitan ng mga electrodes.
Sa Figure 1, ang mga dilaw na bola ay kumakatawan sa mga positibong sisingilin na Sodium ions habang ang mga pulang bola ay kumakatawan sa mga neutral na Sodium atoms. Ang bawat neutral na Sodium atom ay nagiging isang positibong sisingilin na ion, kapag ang isang electron ay nahugot mula sa pinakalabas nitong shell ng elektron.
Kaya, kapag ang isang panlabas na boltahe ay inilapat sa pamamagitan ng isang charger o isang mas malaking baterya, ang mga electron ay nakuha mula sa mga atomo ng Sodium na nakakabit sa Anode. Ang mga electron na ito ay dumadaloy sa panlabas na circuit, at umabot sa Cathode. Ang Cathode ay nakakakuha ng negatibong potensyal dahil sa akumulasyon ng mga electron.
Sabay-sabay, ang mga atomo ng Sodium sa Anode, na nawalan ng isang elektron bawat isa, ay nagiging mga positibong ion at umalis sa Anode. Dahil sa potensyal na pagkakaiba, naglalakbay sila sa pamamagitan ng electrolyte, patungo sa Cathode. Sa Cathode, ang mga positibong Sodium ions ay neutralisado ng mga electron na umaabot doon mula sa panlabas na circuit. Ang nagreresultang neutral na Sodium atoms ay pumarada sa Cathode sa natitirang bahagi ng cycle ng pagsingil.
Kapag nakakonekta ang isang panlabas na load at nag-discharge ang baterya, magsisimula ang pabalik na paglalakbay para sa mga Sodium ions na naka-park sa Cathode. Ang mga Sodium ions ay naglalakbay pabalik sa Anode sa pamamagitan ng electrolyte, habang ang mga electron mula sa Cathode ay naglalakbay sa panlabas na pagkarga patungo sa Anode. Sa sandaling nasa Anode, ang mga sodium-ion ay na-neutralize ng mga electron na pumapasok mula sa panlabas na circuit. Ang mga neutral na Sodium atoms ay pumarada sa Anode sa natitirang bahagi ng ikot ng paglabas. Kaya, ang buong buhay ng mga Sodium ions sa ganitong uri ng rechargeable na baterya ay ginugugol sa pag-shuttling sa pagitan ng Anode at Cathode!
Ang pinakamataas na density ng trapiko ng Sodium ions ay nakasalalay sa mga katangian ng electrolyte pati na rin ang Anode at Cathode construction. Ang mga ito ay mahalagang mga parameter sa disenyo ng baterya, na tinutukoy ang density ng enerhiya at kasalukuyang.
aplikasyon
Naniniwala ang mga eksperto na ang mga perpektong aplikasyon para sa mga baterya ng Sodium ion ay nasa nakatigil na mga aplikasyon ng pag-iimbak ng enerhiya sa mga renewable at sektor ng industriya. ang NAIMA proyekto sa European union ay nakatutok sa pagbuo ng dalawang configuration ng eco-friendly, ligtas, Sodium-ion cells para sa sektor ng imbakan ng enerhiya.
Samantala, ang unang komersyal na pag-deploy sa mundo ng mga baterya ng Sodium-ion sa sektor ng automotive ay nagawa na sa China. A joint venture sa pagitan ng JAC ng China at Volkswagen ng Germany naglunsad ng limang-seater na pampasaherong sasakyan na pinapagana ng 25 kwh na baterya ng Sodium ion, na may saklaw na 250 km.
Ang mga baterya ng sodium-ion ay isinasaalang-alang din para sa mga personal na elektronikong aparato, gaya ng mga laptop at mobile phone. Kahit na mas mabigat kaysa sa mga bateryang Lithium-ion, ang mga ito ay mas mura at mas ligtas, na parehong mahalagang pagsasaalang-alang ng consumer.
Ang isa pang aplikasyon ng mga baterya ng Sodium-ion ay nasa mga back-up na power system, tulad ng in UPS ng Natron Energy .
Paano Binabago ng Baterya ng Sodium Ion ang Laro:
Ang mga baterya ng sodium-ion ay magdadala ng maraming benepisyo sa mga rechargeable na merkado ng baterya. Kabilang dito ang:
Mas Mataas na Kaligtasan
Kumpara sa mga bateryang Lithium-ion Ang mga baterya ng sodium-ion ay hindi gaanong madaling masunog. Ang mga susunod na henerasyon ng Sodium-ion ay maaaring gumamit ng solid state electrolytes na magiging ganap na libre mula sa panganib na ito. Halimbawa, Ang mga mananaliksik sa Australia ay nakabuo ng isang non-flammable solid polymer electrolyte, para gamitin sa mga baterya ng Sodium-ion. Ang iba't ibang mga diskarte upang mabawasan ang mga thermal na panganib ng mga baterya ng Sodium-ion ay sinisiyasat din kabilang ang pagpili ng mga materyales para sa pinabuting kaligtasan.
Mababang halaga
Ang halaga ng mga baterya ng Sodium-ion bawat kwh ay mas mababa sa isang-katlo ng mga baterya ng Lithium-ion. Dahil sa halaga ng hilaw na materyales.
Mababang Panganib sa Supply Chain
Hindi tulad ng Lithium, na mina at pinino lamang sa ilang bansa, ang Sodium ay madaling makuha sa buong mundo. Malaking binabawasan nito ang mga panganib sa supply chain ng hilaw na materyales.
Baterya ng Sodium Ion Vs Baterya ng Lithium Ion
Bilang isang mamimili, o mamumuhunan, kung kailangan mong pumili sa pagitan ng dalawa, saang paraan ka pupunta? Titingnan mo ang mga agarang benepisyo at mga tampok ng pagganap bilang isang mamimili, samantalang, bilang isang mamumuhunan, titingnan mo ang mas malalaking, pangmatagalang isyu.
Ihambing natin ang dalawang uri ng baterya sa ilang pangunahing parameter, na may kaugnayan sa mga consumer pati na rin sa mga namumuhunan.
| Parametro | Baterya ng lithium-Ion | Baterya ng Sodium-Ion |
| Maturity ng teknolohiya at mga supply chain | Mature na ang teknolohiya, may mga itinatag na global supply chain. | Ang unang henerasyong teknolohiya ay komersyalisado. Limitadong supply chain. |
| gastos | ~ $130 -$180/ kwh | ~ $40-$55/kwh |
| kaligtasan | Mataas na panganib ng thermal runaway dahil sa mga cell materials na nasusunog mula sa hindi nakokontrol na produksyon ng init | Ang thermal runaway na panganib ay umiiral para sa mga baterya ng Sodium ion, ngunit maaaring alisin sa pamamagitan ng pagpili at disenyo ng mga materyal sa cell sa hinaharap. |
| Enerhiya Density | 150 -250 Wh/kg | 100-160 Wh / kg |
| Boltahe | 3.0 ~4.5 V | 2.8 ~3.5 V |
| Imbakan sa zero charge | Hindi inirerekomenda, babawasan ang buhay ng baterya | Pinahihintulutan. Hindi makakaapekto sa buhay ng baterya |
| Panganib sa Supply Chain | Mataas, dahil sa Lithium supply ng isang pagpino puro sa ilang mga bansa. | Mababang panganib, dahil ang Sodium ay maraming magagamit at madali ang pagpino. |
Mga Baterya ng Sodium Ion-Kasalukuyan At Hinaharap
Ang mga baterya ng sodium-Ion ay pumasok sa tamang oras, kapag ang pandaigdigang atensyon ay nakatuon sa decarbonization ng enerhiya. Ang mga unang henerasyong baterya ng Sodium-ion ay nagpakita na ng ilang mga pakinabang kaysa sa Lithium-ion, lalo na sa mga parameter ng gastos at kaligtasan.
Gayunpaman, ang kasalukuyang pangangailangan para sa mga naturang rechargeable na baterya ay hinihimok ng mga de-koryenteng sasakyan at mga personal na elektronikong aparato, kung saan ang mga baterya ng Lithium ay nangingibabaw sa merkado. Dahil sa mas mababang densidad ng kuryente at mas maraming timbang, magiging mahirap para sa Sodium-ion na makipagkumpitensya gamit ang mga unang henerasyong baterya. Kaya naman maraming pagsisikap sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ang nagpapatuloy sa pagpapabuti ng density ng kapangyarihan ng mga baterya ng Sodium-ion. Sa katunayan ang isang pambihirang tagumpay ay maaaring malapit na, dahil Inihayag ng CATL na ang susunod na henerasyon nitong baterya ng Sodium-ion ay makakamit ng 200 kwh/kg. Ang pagpapabuti ng density ng enerhiya sa mapagkumpitensyang mga gastos, ay magiging isang walang katapusang hamon para sa lahat ng uri ng mga baterya. Halimbawa, muling itinatakda ng CATL ang bilis dito sa pamamagitan ng pagtatrabaho sa isang futuristic na batay sa Lithium 500 kwh/kg condensed matter na baterya.
Sa katamtamang termino, ang pagtaas ng renewable energy investments ng mga bansa sa buong mundo ay magpapalakas ng demand para sa mga energy storage system. Nakikita ito ng mga tagagawa ng baterya ng sodium-ion bilang ang pinakamahusay na opsyon, kapag nag-take-off na ito.
Bukod sa densidad ng enerhiya at kapangyarihan, ang teknolohiya ng baterya ng Sodium-ion ay patuloy na umuunlad, upang isara ang puwang sa teknolohiyang Lithium-ion. Niresolba ng mga siyentipiko ang mga isyu na may kaugnayan sa pagkasira ng materyal, pagbuo ng mas mura at mas mahusay na anodes, cathodes at electrolytes, pagpapabuti ng kaligtasan at kakayahang mag-recycle.
Ang mga supply chain para sa mga baterya ng Sodium-ion ay kailangan ding lumawak, kung saan dapat gawin ang mga kinakailangang pamumuhunan.
Sa konklusyon, ang mga baterya ng Sodium ion ay lumitaw bilang isang seryosong katunggali sa kanilang mga katapat na Lithium-ion. Gayunpaman, aabutin ng maraming taon ng pag-unlad at komersyal na tagumpay bago masabi na ang mga baterya ng Sodium-ion ay kumakatawan sa hinaharap ng enerhiya.
