Language
Country/Area
No result found
Сокровище природы: почему натрий идеален для будущих батарей?
В контексте глобальной трансформации энергетики натрий-ионные аккумуляторы (сокращенно SIB) постепенно становятся горячей точкой исследований. Поскольку цены на литий растут, а экологические проблемы становятся все более заметными, ученые начинают исследовать потенциал натрия как материала для батарей. Природное изобилие и легкая доступность натрия делают его идеальным кандидатом для будущего хранения энергии.
«Повсеместное присутствие натрия, особенно в морской воде, делает его экологически безопасным материалом для аккумуляторов».
Натрий-ионные батареи работают аналогично литий-ионным батареям, сохраняя и высвобождая энергию за счет движения ионов между анодом и катодом. Однако натрий имеет больший ионный радиус, чем литий, из-за чего ионы натрия в батареях ведут себя по-разному. Например, натрий имеет более медленную скорость диффузии, что влияет на эффективность аккумулятора, а также на скорость зарядки и разрядки.
В отличие от лития, натрий относительно дешев в добыче и переработке, что имеет решающее значение для снижения затрат на аккумуляторы. В отчете показано, что общее количество натрия в изобилии и равномерно распределено, что снижает геополитические риски в разных смыслах. Кроме того, натрий-ионные аккумуляторы экологически безопасны с точки зрения материалов и не содержат вредных материалов, таких как вольфрам и кобальт.
«Натриевые батареи не только более экологичны, но и стоимость их сырья намного ниже, чем традиционные литиевые батареи».
С ростом рыночного спроса также появляется передовая технология натрий-ионных аккумуляторов. Например, в настоящее время несколько компаний собираются выпустить на рынок аккумуляторы на основе натрия, в том числе китайские CATL и Faradion. Эти компании стремятся использовать оксиды переходных металлов на основе натрия, берлинскую лазурь и их производные в качестве анодных материалов, и уже есть успешные случаи коммерциализации натрий-ионных аккумуляторов.
С точки зрения истории развития технологий исследования и разработки натрий-ионных батарей можно отнести к 1990-м годам. Хотя с экономической точки зрения литий-ионные батареи продемонстрировали больший коммерческий потенциал, в последнее десятилетие натрий-ионные батареи привлекли к себе повышенное внимание, поскольку цены на литий выросли. По данным, с 2020 года появление множества патентов свидетельствует о том, что технология натрий-ионных аккумуляторов вступила в стадию коммерциализации.
Что касается принципа работы этой технологии, в натрий-ионных батареях используется комбинация анода на основе натрия и твердого углерода. Во время зарядки ионы натрия движутся от катода к аноду, а при разряде – в обратном направлении. Хотя натрий имеет большой ионный радиус, благодаря постоянным исследованиям ученые усердно работают над решением проблемы медленной кинетики интеркаляции натрия.
«Химические свойства натрия позволяют сочетать его с обычными материалами, такими как железо и медь, что эффективно снижает потребность в драгоценных металлах».
Помимо выбора материала, натрий-ионные аккумуляторы также хороши с точки зрения безопасности и срока службы. Благодаря химическому составу натрия эти батареи обычно демонстрируют лучшую экономичность и безопасность, чем традиционные литиевые батареи. Однако, хотя плотность энергии часто ниже, этот недостаток уменьшается по мере совершенствования технологий.
В настоящее время процесс коммерциализации натрий-ионных аккумуляторов ускоряется в Китае и других странах. Например, китайская компания HiNa Battery Technology только что впервые установила натрий-ионную батарею емкостью 140 Втч/кг на испытательный электрический автомобиль. Это еще один важный момент для коммерциализации натрий-ионной технологии.
В области электромобилей технология SIB также ознаменовала весну. JMEV EV3 компании Farasis Energy стал первым в мире электромобилем с натриевыми аккумуляторами массового производства. Эти разработки означают, что технология натриевых аккумуляторов скоро станет основной тенденцией, открывая путь для будущих применений в области транспорта и хранения энергии.
"Ионно-натриевые аккумуляторы – это не только надежда на будущее, но и важный шаг на пути к революции в области устойчивой энергетики".
По мере дальнейшего совершенствования технологии натриевых батарей в будущем возникнут как проблемы, так и возможности. Сможет ли она выделиться на все более конкурентном энергетическом рынке, стало предметом внимания мировых научных и деловых кругов. Поскольку научные исследования продолжают углубляться, как натрий-ионные батареи повлияют на нашу жизнь и структуру использования энергии в ближайшие несколько лет?
