Language
Country/Area
No result found
От морской воды к электричеству: какая удивительная история стоит за разработкой натрий-ионных аккумуляторов?
Столкнувшись с волной глобальной энергетической трансформации, натрий-ионные аккумуляторы (НИА) постепенно заменяют традиционные литий-ионные аккумуляторы и считаются важным выбором для будущих технологий хранения энергии. Благодаря природному изобилию и экологически чистым свойствам натрия коммерциализация этой технологии получила мощный импульс, и многие компании активно занимаются исследованиями и инновациями в этой области.
Натрий-ионные аккумуляторы используют ионы натрия (Na+) в качестве носителей заряда и по принципу работы и структуре похожи на литий-ионные аккумуляторы, но заменяют более дорогой и менее доступный литий.
Натрий естественным образом содержится в морской воде, что делает сырье для этого нового типа батарей более доступным. Более того, по сравнению с кобальтом, медью и никелем, обычно используемыми в литий-ионных аккумуляторах, в натрий-ионных аккумуляторах можно использовать материалы с большим содержанием железа, такие как NaFeO2, что не только снижает затраты, но и уменьшает негативное воздействие на окружающую среду.
Развитие натрий-ионных аккумуляторов можно проследить еще до 1990-х годов. Хотя в начале 2000-х годов было довольно тихо из-за быстрого развития литий-ионной технологии, в 2010 году они стали популярными из-за высокой цены на литий. и негативное влияние его добычи на окружающую среду. Эпоха вновь привлекла внимание. Это свидетельствует о том, что данная технология вышла на стадию коммерциализации и число патентных заявок растет.
История развития
Историю натрий-ионных аккумуляторов можно проследить до 1970-х и 1980-х годов, но с началом 1990-х годов литий-ионные аккумуляторы имели больший коммерческий потенциал, поэтому исследовательский энтузиазм в отношении натрий-ионных аккумуляторов постепенно остыл. Лишь в начале 2010-х годов натрий-ионные аккумуляторы вновь спровоцировали волну инвестиций и исследований, поскольку стоимость литиевого сырья продолжала расти, и многие компании начали ускорять темпы коммерциализации натрий-ионных аккумуляторов.
Как это работает
Компоненты натрий-ионных аккумуляторов состоят из положительного электрода, изготовленного из материала на основе натрия, отрицательного электрода, который может быть изготовлен из материала не на основе натрия, и жидкого электролита, содержащего диссоциированную соль натрия. Во время заряда ионы натрия перемещаются от положительного электрода к отрицательному, а электроны протекают по внешней цепи, тогда как во время разряда этот процесс, очевидно, обратный. Это обеспечивает надежный способ хранения и высвобождения энергии.
Выбор материала
Выбор материалов для натрий-ионных аккумуляторов сильно отличается от выбора материалов для литий-ионных аккумуляторов, поскольку физические и электрохимические свойства натрия требуют других строительных блоков. Что касается отрицательного электрода, то наиболее часто используется твердый углеродный материал, который обладает хорошими свойствами накопления натрия и может обеспечить плотность энергии 300 мАч/г. Еще более интересным является то, что в будущем ожидается, что твердый углерод, легированный азотом, достигнет емкости 520 мАч/г.
«Разработка натрий-ионных аккумуляторов является одновременно отражением технического прогресса и ответом на экологические проблемы».
Процесс коммерциализации
В настоящее время несколько компаний по всему миру работают над коммерциализацией натрий-ионных аккумуляторов, включая китайские HiNa и CATL, британскую Faradion, шведскую Northvolt и американскую Natron Energy. Эти компании ускорили индустриализацию натрий-ионных аккумуляторов и изучают возможности их широкого применения в таких областях, как хранение энергии в сетях и электромобилях.
Проблемы
Хотя натрий-ионные аккумуляторы имеют преимущества с точки зрения технологии и стоимости сырья, они все еще сталкиваются с некоторыми проблемами. По сравнению с литием больший ионный радиус натрия приводит к более медленной кинетике интеркаляции, что влияет на скорость заряда и разряда аккумулятора. Кроме того, применение натрий-ионных аккумуляторов в электромобилях остается сложной задачей, хотя некоторые компании уже изучают этот путь.
Перспективы на будущее
Ожидается, что в будущем натрий-ионные аккумуляторы будут играть более важную роль в технологиях хранения энергии и электромобилях. Благодаря ускорению исследований и разработок, а также продвижению устойчивой энергетики правительствами по всему миру, коммерциализация и технологическая зрелость натрий-ионных аккумуляторов приведут к более масштабной энергетической революции.
Играет ли потенциал натрий-ионных аккумуляторов важную роль в нашем будущем глобальном энергетическом переходе?
