Pastaruoju metu vis daugiau klientų užduoda mums klausimą, ar ateityje natrio jonų akumuliatorius pakeis ličio akumuliatorių. Koks pagrindinis skirtumas tarp natrio jonų ir ličio baterijų? Čia mes išsamiai paaiškiname.
Artėjant CATL natrio jonų baterijų viešajai konferencijai, artėja natrio jonų baterijų era. Tikimasi, kad CATL paspartins natrio jonų baterijų industrializaciją ir ateityje iš dalies pakeis geležies ir ličio baterijas.
Kas yra natrio jonų baterija? Kokie yra jo pranašumai ir trūkumai bei ateities taikymo perspektyvos? Mūsų sprendimas yra toks:
1) natrio jonų akumuliatorius nėra nauja technologija, nėra vadinamųjų "proveržio" naujovių, tai yra technologinė iteracija;
2) Natrio jonų akumuliatoriai turi ryškių pranašumų ir trūkumų, didžiulių išteklių ir sąnaudų pranašumų, todėl tikimasi, kad jie turės geras pritaikymo perspektyvas energijos kaupimo, elektrinių dviračių transporto priemonių ir A00 klasės mažo greičio transporto priemonių srityse. Tačiau dėl mažo energijos tankio sunku pakeisti ilgaamžius automobilių akumuliatorius (nebent naujos kartos natrio jonų akumuliatorių energijos tankis gali viršyti 200Wh/kg);
3) Atsižvelgiant į tai, kad natrio atsargos yra didesnės nei ličio, įmonės turėtų atkreipti deramą dėmesį į strateginę natrio baterijų, kaip techninio rezervo, svarbą energetiniam saugumui užtikrinti.
1. Kas yra natrio jonų baterija?
Natrio jonų baterijų tyrimus galima atsekti 1970 m. Per pastaruosius 10 metų susiję moksliniai tyrimai sukėlė sprogimą, o pramonė pradėjo klostytis. Panašiai kaip ir ličio jonų akumuliatoriaus supamosios kėdės veikimo principas, natrio jonų akumuliatoriaus veikimas priklauso nuo natrio jonų judėjimo tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų.
Didžiausias skirtumas tarp natrio jonų baterijos ir ličio akumuliatoriaus yra katodo medžiaga:
1) Natrio jonų akumuliatorius naudoja NaCuFeMnO/minkštos anglies sistemą, palyginti su ličio geležies fosfato/grafito sistema;
2) neigiamam elektrodui parinkti anglies pagrindo medžiagas, pereinamųjų metalų oksidus, lydinio medžiagas ir kt.;
3) Kaip elektrolitą rinkitės natrio druską, pvz., natrio heksafluorofosfatą ir ličio akumuliatorių;
4) Anodo srovės kolektorius yra aliuminio folija, palyginti su ličio vario folija.
Kalbant apie gamybos ir gamybos įrangą, natrio jonų baterijos ir ličio baterijos turi didelį suderinamumą.
Kaip vystomos natrio jonų baterijos?
Nuo 2021 m. sparčiai augant pasaulinei baterijų paklausai, kyla problemų dėl ličio išteklių apribojimų. Vėjo duomenys, 2021-07-20 duomenimis, ličio karbonatas šiais metais pabrango 66%, o ličio hidroksidas – 96%.
Palyginti su ličio ištekliais, natrio ištekliai yra daug atsargų ir plačiai paplitę, todėl natrio baterijos turės didesnį sąnaudų pranašumą po didelio masto komercinio naudojimo.
2. Palyginkite ličio baterijų privalumus ir trūkumus ir sukurkite natrio jonų baterijas
Palyginti su ličio baterijomis, natrio jonų baterijos turi šiuos privalumus:
1) Gausūs ištekliai, natrio jonų baterijų pagrindinio krūvininko natrio jonų plutos gausa yra apie 2,36%, tai yra daug daugiau nei 0,002% ličio jonų;
2) Kaina mažesnė. Natrio jonų baterijų katodo medžiagos kaina (NaCuFeMnO/minkštos anglies sistema) sudaro tik 40 % ličio jonų baterijų katodo medžiagų kainos (ličio geležies fosfato/grafito sistema);
3) Saugesnis, natrio jonų akumuliatoriaus elektrocheminis veikimas yra gana stabilus.
Ličio baterijos ir natrio jonų akumuliatoriaus trūkumai:
1) Energijos tankis yra mažas. Dabartinis natrio jonų baterijų elementų energijos tankis yra tik 120 Wh/kg, o tai yra žymiai mažesnis nei 180 Wh/kg ličio geležies fosfato baterijų ir trijų dalių 240 Wh/kg.
2) Ciklo trukmė yra palyginti trumpa. Dabartinis natrio jonų baterijų ciklo laikas yra iki maždaug 1500 kartų, o tai yra žymiai mažesnis nei 6000 kartų ličio geležies fosfato baterijų ir 3000 kartų NMC baterijų.
3) Pramonės grandinė vis dar netobula. Kadangi inžinerinė įranga ir tiekimo grandinės palaikymo įrenginiai dar nėra suformuoti, dabartinės gamybos sąnaudos yra didesnės nei ličio baterijų.
3. Natrio jonų akumuliatoriai turi dešimtis milijardų rinkos erdvės
Atlikus pirmiau pateiktą analizę, bus nustatyta, kad natrio jonų baterijos turi labai skirtingų privalumų ir trūkumų.
Dėl didžiulių išteklių ir išlaidų pranašumų tikimasi, kad jis turės platų pritaikymą energijos kaupimo, elektrinių dviračių transporto priemonių ir A00 klasės automobilių srityse. Tačiau mažas energijos tankis lėmė žemą atitikimo laipsnį naujų energiją vartojančių transporto priemonių ilgalaikiams patvarumo poreikiams.
„CITIC Securities“ mano, kad dėl savo sąnaudų pranašumų natrio jonų baterijos turėtų būti parduodamos energijos kaupimo, statybinių mašinų, ryšių bazinėse stotyse, dviratėse transporto priemonėse ir kituose scenarijuose, kuriems taikomi mažesni energijos tankio reikalavimai. Technologijos sudaro tam tikrą priedą.
„Everbright Securities“ mano, kad natrio jonų akumuliatoriai turi geras taikymo perspektyvas energijos kaupimo, elektrinių dviračių ir A00 klasės automobilių srityse. Skaičiuojama, kad 2025 metais vidaus energijos kaupimo poreikis siekia 48GWh, dviračiams – 41GWh, o A00 klasės automobiliams – 34GWh. Šiuo metu pagal šiuos tris scenarijus daugiausia naudojamos ličio geležies fosfato baterijos. Jei natrio jonų baterijų industrializacija vyks sklandžiai, geležies ir ličio akumuliatoriai bus pakeisti.
Dabar vis daugiau įmonių imasi natrio jonų baterijų tyrimų ir komercializavimo. VTC Power taip pat imasi žingsnio ir investuoja milijardus RMB į natrio jonų akumuliatorių būsimai rinkai.
VTC Power Co., LTD, natrio jonų baterija, ličio baterija, ličio jonų baterija, lifepo4 baterija, energijos kaupimo baterija, EV baterija
