На фоне глобального энергетического перехода и целей «двойного углеродного» подхода, аккумуляторные технологии, как ключевой элемент накопления энергии, привлекли значительное внимание. В последние годы натрий-ионные аккумуляторы (SIB) прошли путь от лабораторных исследований до промышленного внедрения, став долгожданным решением для хранения энергии после литий-ионных аккумуляторов.
Основная информация о натрий-ионных аккумуляторах
Натрий-ионные аккумуляторы — это тип вторичных (перезаряжаемых) аккумуляторов, использующих ионы натрия (Na⁺) в качестве носителей заряда. Принцип их работы аналогичен принципу работы литий-ионных аккумуляторов: во время зарядки и разрядки ионы натрия перемещаются между катодом и анодом через электролит, обеспечивая накопление и выделение энергии.
·Основные материалы: В качестве катода обычно используют слоистые оксиды, полианионные соединения или аналоги берлинской лазури; анод в основном состоит из твердого или мягкого углерода; электролитом служит раствор натриевой соли.
·Зрелость технологий: Исследования начались в 1980-х годах, и последние достижения в области материалов и процессов значительно повысили плотность энергии и увеличили срок службы, что делает коммерциализацию все более осуществимой.
Натрий-ионные аккумуляторы против литий-ионных: основные различия и преимущества
Хотя натрий-ионные аккумуляторы имеют схожую структуру с литий-ионными аккумуляторами, они существенно различаются по свойствам материалов и сценариям применения:
| Сравнительное измерение | Натрий-ионные аккумуляторы | Литий-ионные аккумуляторы |
| Изобилие ресурсов | Натрий широко распространен (2,75% в земной коре) | Литий встречается редко (0,0065%) и географически сконцентрирован |
| Расходы | Снижение затрат на сырье, более стабильная цепочка поставок | Высокая волатильность цен на литий, кобальт и другие материалы, зависящие от импорта |
| Плотность энергии | Ниже (120–160 Вт·ч/кг) | Выше (200-300 Вт·ч/кг) |
| Эффективность при низких температурах | Сохранение емкости >80% при -20℃ | Низкая производительность при низких температурах, емкость быстро снижается |
| Безопасность | Высокая термостабильность, повышенная устойчивость к перезаряду/разряду | Требуется строгий контроль рисков теплового разгона |
Основные преимущества натрий-ионных аккумуляторов:
1.Низкие затраты и устойчивость ресурсов: Натрий широко распространен в морской воде и минералах, что снижает зависимость от дефицитных металлов и снижает долгосрочные затраты на 30–40%.
2. Высокая безопасность и экологичность: Не содержит тяжелых металлов, совместим с безопасными электролитными системами и подходит для крупномасштабного хранения энергии.
3. Широкий диапазон адаптации к температурам: Превосходные характеристики в условиях низких температур, идеально подходят для холодных регионов или наружных систем хранения энергии.
Перспективы применения натрий-ионных аккумуляторов
Благодаря технологическому прогрессу натрий-ионные аккумуляторы демонстрируют большой потенциал в следующих областях:
1. Крупномасштабные системы хранения энергии (ESS):
В качестве дополнительного решения для ветро- и солнечной энергетики натрий-ионные аккумуляторы обладают низкой стоимостью и длительным сроком службы, что позволяет эффективно снижать приведенную стоимость электроэнергии (LCOE) и обеспечивать сглаживание пиковых нагрузок в сети.
2. Низкоскоростные электромобили и двухколесные транспортные средства:
В сценариях с более низкими требованиями к плотности энергии (например, электровелосипеды, логистические транспортные средства) натрий-ионные аккумуляторы могут заменить свинцово-кислотные аккумуляторы, обеспечивая как экологические, так и экономические преимущества.
3. Резервное питание и хранение энергии базовой станции:
Широкий диапазон рабочих температур делает их пригодными для резервного питания в чувствительных к температуре приложениях, таких как базовые станции связи и центры обработки данных.
Тенденции будущего развития
Прогнозы отрасли предсказывают, что к 2025 году мировой рынок натрий-ионных аккумуляторов превысит 5 миллиардов долларов, а к 2030 году его доля на рынке литий-ионных аккумуляторов достигнет 10–15%. Направления будущего развития включают:
·Инновации в области материалов: Разработка катодов высокой емкости (например, слоистых оксидов типа O3) и долговечных анодных материалов для увеличения плотности энергии выше 200 Вт·ч/кг.
·Оптимизация процесса: Использование отлаженных линий по производству литий-ионных аккумуляторов для масштабирования производства натрий-ионных аккумуляторов и дальнейшего снижения затрат.
·Расширение приложения: Дополнение к литий-ионным аккумуляторам для создания диверсифицированного портфеля технологий хранения энергии.
Заключение
Распространение натрий-ионных аккумуляторов не направлено на замену литий-ионных, а на создание более экономичной и безопасной альтернативы для хранения энергии. В контексте углеродной нейтральности их ресурсосберегающий и адаптивный характер обеспечит им место в сфере накопления энергии. Будучи пионером в области инновационных энергетических технологий,ДАЛИпродолжит следить за развитием технологии натрий-ионных аккумуляторов, стремясь предоставлять нашим клиентам эффективные и устойчивые энергетические решения.
Подпишитесь на нас, чтобы быть в курсе последних технологических новостей!
Время публикации: 25 февраля 2025 г.
