¿Qué es la batería de iones de sodio??

Una batería de iones de sodio es una batería recargable que consta de un electrodo positivo, un electrodo negativo, un electrolito, un fluido colector y un diafragma. Utiliza iones de sodio. (Na+) como portador de carga en lugar de los iones de litio convencionales (li+) y funciona principalmente moviendo iones de sodio entre los electrodos positivo y negativo. Funciona de manera muy similar a las baterías de iones de litio., incluso la estructura interna de la batería es básicamente la misma, tienen dos electrodos (uno positivo y otro negativo) separados por un electrolito. Durante la carga, Los iones de sodio se mueven desde el electrodo positivo a través del electrolito hasta el electrodo negativo y se almacenan allí.. Durante el proceso de descarga, los iones de sodio regresan al electrodo positivo y generan corriente. En otras palabras, el ion de sodio es reemplazado por el ion de litio. Las baterías de iones de sodio son atractivas porque utilizan recursos de sodio abundantes y económicos., mientras que el litio es un metal relativamente raro y caro.

Uno de los desafíos de las baterías de iones de sodio es que los iones de sodio son más grandes que los iones de litio., lo que significa que los materiales utilizados en las baterías deben poder acomodar el tamaño más grande de los iones de sodio. Esto requiere encontrar electrodos y electrolitos adecuados.. Se están realizando investigaciones para desarrollar nuevos materiales y optimizar el rendimiento de las baterías de iones de sodio..

1.¿Cómo funcionan las baterías de iones de sodio??

Las baterías de iones de sodio funcionan mediante el movimiento de iones de sodio entre dos electrodos, un electrodo positivo (cátodo) y un electrodo negativo (ánodo), a través de un electrolito.

Durante la carga, la batería está conectada a una fuente de alimentación, y el movimiento de electrones en el circuito externo hace que los iones de sodio migren del cátodo al ánodo. Al mismo tiempo, los electrones se transfieren del cátodo al ánodo a través del circuito externo. El material del ánodo generalmente está hecho de un material que puede intercalar (es decir., insertar y quitar) iones de sodio, como el grafito, mientras que el material del cátodo suele ser un óxido metálico, como el óxido de cobalto de sodio (NaCoO2).

Durante la descarga, la batería está desconectada de la fuente de alimentación, y los iones de sodio regresan al cátodo a través del electrolito, creando un flujo de electrones en el circuito externo. La cantidad de energía que se puede almacenar y liberar depende de los materiales utilizados en la batería., el tamaño y la superficie de los electrodos, y otros factores.

2.Ventajas y desventajas de la batería de iones de sodio

Las baterías de iones de sodio tienen varias ventajas y desventajas en comparación con otros tipos de baterías recargables., como las baterías de iones de litio. Estas son algunas de las principales ventajas y desventajas de las baterías de iones de sodio.:

Ventajas:

a. Abundante y economico. El sodio es más abundante y más barato que el litio., que tiene el potencial de hacer que las baterías de iones de sodio sean más rentables.

b. Riesgo bajo. En comparación con otras químicas de batería, Las baterías de iones de sodio tienen un menor riesgo de fuga térmica., que pueden hacerlos más seguros de usar.

C. Impacto medioambiental. Las baterías de iones de sodio tienen un impacto ambiental menor que otras baterías químicas porque el sodio es más abundante y menos tóxico que otros metales..

d. Velocidad de carga muy rápida, se dice que a temperatura ambiente apenas 15 minutos de carga, el poder puede alcanzar 80%.

mi. El rango de temperatura de trabajo de las baterías de sodio también es muy grande., y pueden tener una tasa de retención de descarga de más de 90% en un ambiente de baja temperatura de -20 ℃.

Desventajas：

a. Baja densidad de energía. El mayor defecto de las baterías de sodio es la baja densidad de energía., algunos datos muestran que la densidad de energía del monómero de batería de iones de sodio es 100-150wh/kg, menos que el límite inferior de 180wh/kg en los estándares de requisitos de la industria china, lo que significa que el mismo rango de dos baterías, Las baterías de sodio son más grandes y pesadas que las baterías de litio..

Modelo Tesla 3 actualmente utiliza una densidad de energía de batería de litio ternaria de 260 Wh/kg, La tercera generación de Tesla 4680 la densidad de energía de la batería puede alcanzar los 330 Wh/kg. la densidad de energía de la batería de iones de sodio es incluso menos de la mitad, Densidad de energia, determinar el mismo peso, el mismo volumen, cuya batería puede durar más. Cómo mejorar la densidad de energía de las baterías de iones de sodio, que es un problema importante frente a muchas empresas. Si el problema de la densidad de energía no puede tener un gran avance, al menos en el futuro durante mucho tiempo no es posible reemplazar completamente la batería de litio.

b. Mayor tamaño y peso. Porque los iones de sodio son más grandes que los iones de litio., esto significa que los materiales utilizados en las baterías deben poder acomodar tamaños más grandes de iones de sodio, y las baterías de iones de sodio pueden requerir electrodos y electrolitos más grandes, lo que puede hacerlas más grandes y pesadas que las baterías de iones de litio.

Hay tres tipos de materiales de cátodo disponibles para baterías de iones de sodio, capa de oxido, materiales tipo polianión y azul de Prusia. mm es la profundidad del orificio del tornillo, La batería de sodio de primera generación de Ningde Time utiliza materiales similares al azul de Prusia, que son de bajo costo, sencillo de sintetizar, altamente designable, y tienen una alta capacidad teórica de gramos y un rendimiento multiplicador, pero tienen las desventajas de una remoción de agua difícil, ciclo de vida bajo, bajo rendimiento real del multiplicador, baja densidad de energía a granel, polarización de gran voltaje, y riesgo de fuga térmica.

El problema más fatal es el proceso de producción y procesamiento., si no se maneja adecuadamente, es extremadamente fácil formar agua cristalina., y este problema es actualmente difícil de resolver. Se dice que Ningde Times ha suspendido el desarrollo de baterías de iones de sodio con materiales similares al azul de Prusia., y ahora está tratando de alcanzar la producción en masa con óxido en capas y materiales polianiónicos. La estructura del cristal de óxido de capa es similar al material del cátodo ternario., cuyas ventajas son la alta densidad de energía, excelente desempeño en ciclismo, buen rendimiento del multiplicador, las desventajas son poca estabilidad en el aire, la suspensión es fácil de jalea, juego de capacidad de gramo inestable. Materiales polianiónicos, por otra parte, son reconocidos por su alto ciclo de vida, alto voltaje de funcionamiento teórico, y buena estabilidad térmica, con las desventajas de baja densidad de energía y alto costo de materia prima.

C. Rendimiento y estabilidad. Las baterías de iones de sodio aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo., y es posible que su rendimiento y estabilidad no se entiendan tan bien como la química de otras baterías, como las baterías de iones de litio. También se desconoce el costo real del seguimiento y cuál será la experiencia del mundo real.. Y lo que es más, aunque actualmente el carbonato de litio es muy caro, su mercado está fluctuando, y una vez que veamos un gran avance en las baterías de iones de sodio, seguramente será una reducción de precio significativa y las baterías de sodio perderán cualquier ventaja.

En general, Las baterías de iones de sodio son una dirección de investigación y desarrollo., pero se necesita más investigación y desarrollo para mejorar su rendimiento y abordar sus limitaciones.. Las baterías ternarias de litio y las baterías de fosfato de hierro y litio seguramente seguirán siendo las baterías convencionales absolutas durante mucho tiempo..

3.Baterías de iones de sodio vs.. baterías de iones de litio

Las baterías de iones de sodio y las baterías de iones de litio son tipos de baterías recargables., pero tienen algunas diferencias clave en su química y rendimiento.. Estas son algunas de las principales diferencias entre las baterías de iones de sodio y las baterías de iones de litio.:

a. Materiales: Las baterías de iones de sodio utilizan iones de sodio como portadores de carga, mientras que las baterías de iones de litio usan iones de litio. El sodio es más abundante y menos costoso que el litio., lo que potencialmente podría hacer que las baterías de iones de sodio sean más rentables.

b. Densidad de energia: Las baterías de iones de litio suelen tener una mayor densidad de energía que las baterías de iones de sodio., lo que significa que pueden almacenar más energía en un volumen o peso determinado. Esto hace que las baterías de iones de litio sean más adecuadas para dispositivos portátiles donde el tamaño y el peso son importantes..

C. Actuación: Las baterías de iones de litio han sido ampliamente investigadas y desarrolladas, y generalmente tienen mejor rendimiento y estabilidad que las baterías de iones de sodio. Las baterías de iones de sodio aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo., y su rendimiento y estabilidad aún no se comprenden bien.

d. La seguridad: Las baterías de iones de sodio tienen un menor riesgo de fuga térmica en comparación con algunas baterías de iones de litio, que pueden hacerlos más seguros de usar.

mi. Impacto medioambiental: Las baterías de iones de sodio tienen un impacto ambiental menor que algunas baterías de iones de litio porque el sodio es más abundante y menos tóxico que el litio..

F. Ciclo de vida. El ciclo de vida actual de las baterías de iones de sodio es mucho menor que el de las baterías de iones de litio., lo que sin duda aumentará la cantidad de mantenimiento y reemplazo de las baterías de iones de sodio en uso. Las baterías de sodio están generalmente entre 1000-3000 veces. A diferencia de, El ciclo de vida de las baterías de fosfato de hierro y litio está entre 3000-10000 veces.

En general, En comparación con la industria, las baterías de litio son más maduras., industria de la batería de sodio está lejos de la formación de la producción en masa a gran escala, actualmente hay una cadena de la industria no es un cuello de botella de sonido, lo que resulta en las baterías de iones de sodio actuales que los precios de fosfato de hierro y litio también son altos.

Los expertos de la industria dijeron esto: “Ya sea almacenamiento de energía u otras áreas, baterías de iones de sodio en esta etapa es difícil reemplazar completamente las baterías de litio, porque las áreas de aplicación entre los dos son complementarias, el mercado actual para el posicionamiento de la batería de iones de sodio es una alternativa potencial a las baterías de iones de litio, es un complemento de las baterías de litio, en lugar de un reemplazo”.

Tecnología energética Co. de Luoyang Tianhuan, LIMITADO

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