In de nieuwe energie-auto industrie, in aanvulling op de ontwikkeling van energie-accu-technologie, over lithiumbatterijen, natriumbatterijen, solid-state batterijen en andere energie-opslag technologie is ook een onderwerp van grote zorg. Met de snelle ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen groeit ook de markt voor energieopslag snel, wat veel nieuwe energiebedrijven en kapitaal aantrekt, de technologische vooruitgang op het gebied van energieopslag heeft ook grote voordelen gebracht voor de relevante ondernemingen.
Wat is het verschil tussen lithium-, natrium- en solid-state batterijen? Wat zijn hun respectieve voordelen? Wat zijn de vooruitzichten voor toekomstige ontwikkeling? Vandaag zullen we het verschil uitleggen tussen lithiumbatterijen, natriumbatterijen en solid-state batterijen.
Laten we eerst meer leren over lithium-ion-accu's. Lithium-ion-accu's zijn een van de meest gebruikte energieopslagtechnologieën, die voornamelijk bestaan uit positieve en negatieve elektrodematerialen, elektrolytoplossing, membraan en elektrolytadditieven.
Li-ion batterij
Lithiumbatterij is een vaste of vloeibare batterij met lithiummetaal of lithiumlegering als anodemateriaal en organische elektrolyt. Vanwege de voordelen van hoge energiedichtheid, hoge specifieke capaciteit, hoge zelfontladingssnelheid en lange levensduur wordt deze batterij veel gebruikt in nieuwe energievoertuigen, bijvoorbeeld in elektrische fietsen.
Het voordeel van lithiumbatterijen is de hoge energiedichtheid, hetzelfde volume van de behuizing, de hoeveelheid energie die het kan opslaan is twee keer zo veel als loodzuur batterijen, maar de nadelen van lithiumbatterijen zijn ook duidelijk, het kan niet tegen overmatige temperatuur. Als de temperatuur boven de 50 ℃ komt, explodeert de batterij; als de temperatuur boven de 80 ℃ komt, treedt spontane verbranding op. Bovendien is de laad- en ontlaadefficiëntie van lithiumbatterijen laag bij lage temperaturen, dus nieuwe energievoertuigen die in een omgeving met lage temperaturen worden gebruikt, moeten worden uitgerust met speciale laadapparatuur.
Op dit moment zijn lithiumbatterijen voor elektrische voertuigen voornamelijk lithiumternaire batterijen, lithiummanganaatbatterijen, etc. Ternaire lithiumbatterijen hebben voordelen op het gebied van energiedichtheid en levensduur. De Li-ion-ternaire accu heeft voordelen wat betreft energiedichtheid en levensduur, en is momenteel het meest volwassen en meest gebruikte type accu. Door de hoge prijs van de grondstoffen stijgen de kosten echter navenant, wat de ontwikkeling ervan tot op zekere hoogte beperkt.
natriumbatterij
Natrium-ion-batterijen, een nieuw type energieopslagtechnologie, hebben lagere grondstofkosten, een betere veiligheid en een hogere energiedichtheid dan lithium-batterijen. Het werkingsprincipe van natrium-ion accu's is vergelijkbaar met dat van lithium-ion accu's, maar het verschil ligt in het feit dat natrium-ion accu's een stabieler anodemateriaal gebruiken - Pruisisch blauw, dat op dit moment ook het meest veelbelovende anode- en kathodemateriaal is.
Pruisisch blauw wordt voornamelijk gebruikt op het gebied van lithiumbatterijen en natriumionbatterijen worden voornamelijk gebruikt voor energieopslag. De voordelen zijn lage kosten en hoge energiedichtheid, evenals goede veiligheid en lange levensduur, die kunnen worden toegepast op draagbare elektronische producten, elektrische fietsen en andere gebieden. Echter, in praktische toepassingen, vanwege de lage stabiliteit van het anodemateriaal van natrium-ion batterijen, zal de scheiding van positieve en negatieve materialen optreden, zodat de natrium-ion batterijen in de multiplier prestaties en cyclusDe levensduur van de ring moet nog verder worden verbeterd. Op dit moment bevinden natrium-ion-accu's zich nog in het stadium van technologische ontwikkeling en testen en zijn ze nog niet in het stadium van massaproductie.
De halfgeleiderbatterij is een nieuw type batterij, vergeleken met de traditionele lithiumbatterij, en heeft de voordelen van hoge energiedichtheid, hoge veiligheid, lange levensduur en aanpassingsvermogen aan hoge en lage temperaturen.
De technologie van solid-state batterijen gaat momenteel vooruit en met de populariteit van nieuwe energievoertuigen zullen solid-state batterijen ook een nieuwe ronde van ontwikkelingsmogelijkheden inluiden. Solid-state batterijen, als een soort energie-opslagbatterij, kunnen de energiedichtheid van lithium-ion batterijen verbeteren en tegelijkertijd de levensduur van de batterij verlengen en zullen geen duidelijke veiligheidsrisico's opleveren. Bovendien kunnen solid-state batterijen ook de productiekosten verlagen en de koolstofuitstoot verminderen.
Vanuit het perspectief van ontwikkeling is de lithium-ionbatterijtechnologie op basis van vaste stoffen de meest waarschijnlijke technologie voor energieopslag die de komende jaren op grote schaal zal worden toegepast, maar er zijn nog steeds enkele uitdagingen in het proces van technologieontwikkeling.
Enerzijds is de technologische drempel hoger, anderzijds zijn de materiaalkosten hoger.
Volgens relevante gegevens zijn er momenteel meer dan 70% solid-state lithium-ion batterijtechnologie onderzoeks- en ontwikkelingsondernemingen in de wereld die relevant onderzoeks- en ontwikkelingswerk uitvoeren. Er wordt aangenomen dat met de voortdurende inspanningen van onderzoekers, er in de nabije toekomst meer energieopslagtechnologie zal zijn.
Solid-state batterijen verwijzen naar lithium-ion batterijen met solid-state elektrolyten, en hun kernmateriaal is vaste elektrolyt. Vergeleken met vloeibare lithium-ion-accu's hebben solid-state accu's de voordelen van hoge veiligheid, hoge energiedichtheid, hoge stabiliteit, etc. Echter, omdat de bereidingsmethode van solid-state elektrolyt nog niet volwassen is, zijn er nog veel uitdagingen voor de praktische toepassing.
Op dit moment zijn er verschillende grote problemen met solid-state batterijen:
Een daarvan is de hoge kostprijs van de materialen die gebruikt worden in het bereidingsproces;
Ten tweede is het voorbereidingsproces ingewikkeld en vereist het speciale bewerkingen van elektrodematerialen en elektrolyten, wat leidt tot hogere productiekosten van de batterij;
Ten derde moet het elektrodemateriaal in de praktische toepassing worden aangepast om een reactie met de elektrolyt te vermijden;
Ten vierde moeten er extra additieven aan de elektroden worden toegevoegd vanwege het verschil in dichtheid tussen de vaste elektrolyt en de vloeibare elektrolyt;
Ten vijfde kunnen vaste elektrolyten reageren tussen de elektroden en de elektrolyt, wat kan leiden tot problemen zoals verminderde elektrochemische prestaties.
Natriumaccu's, ook wel "tweede generatie natriumaccu's" genoemd, zijn een nieuw type secundaire accu's. Vergeleken met lithium-ion-accu's zijn de voordelen van natrium-ion-accu's voornamelijk terug te vinden in de volgende twee aspecten:
(1) Natriumionen hebben een hoge massa- en volumetrische energiedichtheid. Vergeleken met lithium-ionbatterijen is de massa-energiedichtheid per kg natrium wel 250 Wh/kg, en de volumetrische energiedichtheid kan meer dan 400 Wh/L bedragen;
(2) Natriumionen hebben een laag potentiaal en hun specifieke capaciteit kan theoretisch oplopen tot 2140 mAh/g. Hierdoor kunnen natriumaccu's lithiumaccu's vervangen in veel toepassingen, zoals ontladen met hoge snelheid, opladen/ontladen met hoge snelheid en langdurig cyclisch gebruik.
Vanwege de beperkte bronnen en ongelijke verdeling van natrium is de toepassing ervan op het gebied van energieopslag echter beperkt. Met de vooruitgang van wetenschap en technologie en de ontwikkeling van nieuwe energietechnologie wordt echter aangenomen dat natriumzwavelbatterijen, een nieuw type secundaire batterij, op grotere schaal zullen worden gebruikt op het gebied van nieuwe energievoertuigen.
Natrium-ion-accu's (ook wel natrium-accu's genoemd) werken volgens een soortgelijk principe als lithium-ion-accu's, maar hun gebruiksomgeving en temperatuurbereik liggen dichter bij die van lithium-ion-accu's. Natrium-ion-accu's zijn in principe vergelijkbaar met lithium-ion-accu's. Het verschil is dat natrium-ion-accu's natrium gebruiken als kathodemateriaal om natriumionen op te slaan en af te geven, terwijl lithium-ion-accu's lithium gebruiken als kathodemateriaal om lithiumionen op te slaan en af te geven. Bovendien hebben natrium-ion-accu's de voordelen van lage kosten, goede prestaties bij lage temperaturen en overvloedige grondstoffen.
Aangezien natriumbronnen wijdverspreid en overvloedig aanwezig zijn in de aardkorst, zijn de toekomstige ontwikkelingsvooruitzichten beter. Vanwege de actieve chemische aard van natrium kunnen er echter gemakkelijk nevenreacties optreden tijdens het cyclische proces, wat leidt tot een kortere levensduur van de batterij en capaciteitsverlies, etc. Daarom moet de ontwikkeling van natriumbatterijen zich nog steeds richten op het oplossen van de problemen van materiaalstabiliteit en levensduur. Daarom moet de ontwikkeling van natriumbatterijen zich nog steeds richten op het oplossen van problemen met de stabiliteit van het materiaal en de levensduur van de batterij. Op dit moment zijn veel bedrijven gestart met onderzoek naar natriumionbatterijen, zoals Zhongkehai natrium, Zhongke Haina, Guoxuan Hi-Tech enzovoort. Vanwege de hoge kosten en slechte veiligheid van natriumelektriciteit is er echter nog geen commerciële toepassing.
Toekomstige ontwikkelingsperspectieven
Lithiumbatterijen, natriumbatterijen en solid-state batterijen zijn tegenwoordig allemaal populaire technologieën op het gebied van energieopslag. Onder hen is de natriumbatterij een nieuw type secundaire batterij met de voordelen van een lage prijs, goede veiligheid en overvloedige reserves. In de toekomst, met de ontwikkeling van natriumbronnen en de ontwikkeling van verwante technologieën, zullen natriumbatterijen een snelle ontwikkeling doormaken.
Solid-state batterijen zijn een nieuw type secundaire batterijen, die verbeterde laad/ontlaad cyclusprestaties kunnen bereiken en goede resultaten kunnen behalen op het gebied van veiligheid en energiedichtheid. De huidige technologie van solid-state batterijen gaat gestaag vooruit en ik denk dat met de voortdurende vooruitgang van de technologie, het in de toekomst op grotere schaal zal worden gebruikt.
Nederlands 
简体中文 
English 
Español 
Français 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Українська 
Čeština 
Polski