W branży nowych pojazdów energetycznych, oprócz rozwoju technologii akumulatorów mocy, dużym zainteresowaniem cieszą się również baterie litowe, baterie sodowe, baterie półprzewodnikowe i inne technologie magazynowania energii. Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów energetycznych, rynek magazynowania energii również szybko rośnie, przyciągając wiele nowych firm energetycznych i napływ kapitału, postęp technologiczny w dziedzinie magazynowania energii przyniósł również ogromne korzyści odpowiednim przedsiębiorstwom.
Jaka jest więc różnica między bateriami litowymi, sodowymi i półprzewodnikowymi? Jakie są ich zalety? Jakie są perspektywy przyszłego rozwoju? Dzisiaj zrozumiemy różnicę między bateriami litowymi, bateriami sodowymi i bateriami półprzewodnikowymi.
Po pierwsze, dowiedzmy się więcej o akumulatorach litowo-jonowych. Akumulatory litowo-jonowe są jedną z najczęściej stosowanych technologii magazynowania energii, która składa się głównie z materiałów elektrod dodatnich i ujemnych, roztworu elektrolitu, membrany i dodatków do elektrolitu.
akumulator litowo-jonowy
Bateria litowa to bateria stała lub ciekła z metalem litowym lub stopem litu jako materiałem anody i wykorzystująca elektrolit organiczny. Ze względu na swoje zalety, takie jak wysoka gęstość energii, wysoka pojemność właściwa, wysoki współczynnik samorozładowania i długi cykl życia, jest szeroko stosowany w dziedzinie nowych pojazdów energetycznych, na przykład w rowerach elektrycznych.
Zaletą baterii litowych jest wysoka gęstość energii, ta sama objętość obudowy, może przechowywać dwa razy więcej energii elektrycznej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe; ale wady baterii litowych są również bardzo oczywiste, nie mogą wytrzymać zbyt wysokiej temperatury. Gdy temperatura przekroczy 50 ℃, wybuchnie; gdy temperatura przekroczy 80 ℃, nastąpi samozapłon. Ponadto baterie litowe są mniej wydajne w ładowaniu i rozładowywaniu w niskich temperaturach, więc nowe pojazdy energetyczne używane w środowiskach o niskiej temperaturze muszą być wyposażone w specjalny sprzęt do ładowania.
Obecnie główne baterie litowe stosowane w pojazdach elektrycznych obejmują głównie trójskładnikowe baterie litowe, baterie litowo-manganowe itp. Wśród nich trójskładnikowe baterie litowe mają zalety w zakresie gęstości energii i żywotności cyklu. Wśród nich trójskładnikowy akumulator litowo-jonowy ma zalety w zakresie gęstości energii i żywotności cyklu i jest obecnie najbardziej dojrzałym i szeroko stosowanym typem akumulatora. Jednak ze względu na wysoką cenę surowców, ich koszt odpowiednio wzrasta, co w pewnym stopniu ogranicza ich rozwój.
bateria sodowa
Baterie sodowo-jonowe, nowy rodzaj technologii magazynowania energii, charakteryzują się niższymi kosztami surowców, lepszym bezpieczeństwem i wyższą gęstością energii niż baterie litowe. Zasada działania baterii sodowo-jonowych jest podobna do baterii litowo-jonowych, ale różnica polega na tym, że baterie sodowo-jonowe wykorzystują bardziej stabilny materiał anodowy - błękit pruski, który jest obecnie najbardziej obiecującym materiałem anodowym i katodowym.
Błękit pruski jest używany głównie w dziedzinie baterii litowych, a bateria sodowo-jonowa jest używana głównie w dziedzinie magazynowania energii. Ich zalety to niski koszt i wysoka gęstość energii, a także dobre bezpieczeństwo i długa żywotność, które mogą być stosowane w przenośnych produktach elektronicznych, rowerach elektrycznych i innych dziedzinach. Jednak w praktycznych zastosowaniach, ze względu na niską stabilność materiału anody akumulatorów sodowo-jonowych, nastąpi oddzielenie materiałów dodatnich i ujemnych, więc akumulatory sodowo-jonowe w wydajności mnożnika i cykluŻywotność pierścienia nadal wymaga dalszej poprawy. Obecnie akumulatory sodowo-jonowe wciąż znajdują się na etapie opracowywania i testowania technologii i nie weszły jeszcze w fazę masowej produkcji.
Akumulator półprzewodnikowy jest nowym typem akumulatora, w porównaniu z tradycyjnym akumulatorem litowym, ma zalety wysokiej gęstości energii, wysokiego bezpieczeństwa, długiej żywotności oraz możliwości dostosowania do wysokich i niskich temperatur.
Technologia akumulatorów półprzewodnikowych jest obecnie rozwijana, a wraz z popularnością nowych pojazdów energetycznych, akumulatory półprzewodnikowe również zapoczątkują nową rundę możliwości rozwoju. Akumulatory półprzewodnikowe, jako rodzaj akumulatorów magazynujących energię, mogą poprawić gęstość energii akumulatorów litowo-jonowych, a jednocześnie mogą wydłużyć żywotność akumulatora i nie będą powodować oczywistych zagrożeń dla bezpieczeństwa. Ponadto baterie półprzewodnikowe mogą również obniżyć koszty produkcji i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla.
Z perspektywy rozwoju, technologia półprzewodnikowych akumulatorów litowo-jonowych jest najbardziej prawdopodobną technologią magazynowania energii, która będzie stosowana na dużą skalę w ciągu najbliższych kilku lat, ale nadal stoi przed pewnymi wyzwaniami w procesie rozwoju technologii.
Z jednej strony, próg technologiczny jest wyższy; z drugiej strony, koszt materiałów jest wyższy.
Zgodnie z odpowiednimi danymi, obecnie na świecie istnieje ponad 701 przedsiębiorstw zajmujących się badaniami i rozwojem technologii półprzewodnikowych akumulatorów litowo-jonowych. Uważa się, że dzięki ciągłym wysiłkom naukowców w najbliższej przyszłości pojawi się więcej technologii magazynowania energii.
Akumulatory półprzewodnikowe odnoszą się do akumulatorów litowo-jonowych z elektrolitami półprzewodnikowymi, a ich podstawowym materiałem jest elektrolit stały. W porównaniu z ciekłymi bateriami litowo-jonowymi, baterie półprzewodnikowe mają zalety wysokiego bezpieczeństwa, wysokiej gęstości energii, wysokiej stabilności itp. Ponieważ jednak metoda przygotowania elektrolitu półprzewodnikowego nie jest jeszcze dojrzała, nadal istnieje wiele wyzwań związanych z jego praktycznym zastosowaniem.
Obecnie istnieje kilka poważnych trudności związanych z bateriami półprzewodnikowymi:
Jednym z nich jest wysoki koszt materiałów wykorzystywanych w procesie przygotowania;
Po drugie, proces przygotowania jest złożony i wymaga specjalnego przetwarzania materiałów elektrodowych i elektrolitów, co skutkuje wyższymi kosztami produkcji baterii;
Po trzecie, materiał elektrody musi zostać zmodyfikowany w praktycznym zastosowaniu, aby uniknąć jego reakcji z elektrolitem;
Po czwarte, ze względu na różnicę gęstości między elektrolitem stałym i ciekłym, do elektrod należy dodać dodatkowe dodatki;
Po piąte, elektrolity stałe mogą wchodzić w reakcje między elektrodami a elektrolitem, co może prowadzić do problemów, takich jak obniżona wydajność elektrochemiczna.
Akumulatory sodowe, znane również jako "akumulatory sodowe drugiej generacji", to nowy typ akumulatorów wtórnych. W porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi, zalety akumulatorów sodowo-jonowych znajdują odzwierciedlenie głównie w następujących dwóch aspektach:
(1) Jony sodu mają wysoką gęstość energii masowej i objętościowej. W porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi, gęstość energii masowej na kg sodu wynosi aż 250 Wh/kg, a gęstość energii objętościowej może osiągnąć ponad 400 Wh/L;
(2) Jon sodu ma niski potencjał, a jego pojemność właściwa może teoretycznie osiągnąć 2140 mAh/g. Dzięki temu baterie sodowe mogą zastąpić baterie litowe w wielu zastosowaniach, takich jak szybkie rozładowywanie, ładowanie/rozładowywanie z dużą szybkością i długi czas pracy cyklicznej.
Jednak ze względu na ograniczone zasoby i nierównomierną dystrybucję sodu, jego zastosowanie w dziedzinie magazynowania energii jest ograniczone. Jednak wraz z postępem nauki i technologii oraz rozwojem nowych technologii energetycznych uważa się, że akumulatory sodowo-siarkowe, nowy typ akumulatorów wtórnych, będą szerzej stosowane w dziedzinie nowych pojazdów energetycznych.
Akumulatory sodowo-jonowe (określane jako akumulatory sodowe) działają na podobnej zasadzie jak akumulatory litowo-jonowe, ale ich środowisko pracy i zakres temperatur są bliższe akumulatorom litowo-jonowym. Baterie sodowo-jonowe są zasadniczo podobne do baterii litowych. Różnica polega na tym, że akumulatory sodowo-jonowe wykorzystują sód jako materiał katody do przechowywania i uwalniania jonów sodu, podczas gdy akumulatory litowo-jonowe wykorzystują lit jako materiał katody do przechowywania i uwalniania jonów litu. Ponadto, akumulatory sodowo-jonowe mają zalety niskich kosztów, dobrej wydajności w niskich temperaturach i obfitych zasobów.
Ponieważ zasoby sodu są szeroko rozpowszechnione w skorupie ziemskiej i obfite, przyszłe perspektywy rozwoju są lepsze. Jednak ze względu na aktywny charakter chemiczny sodu, łatwo jest o reakcje uboczne podczas procesu cyklicznego, co skutkuje skróceniem żywotności baterii, utratą pojemności itp. Dlatego też rozwój baterii sodowych nadal musi koncentrować się na rozwiązywaniu problemów związanych ze stabilnością materiału i żywotnością cyklu. Obecnie istnieje wiele firm, które rozpoczęły badania nad bateriami sodowo-jonowymi, takie jak Zhongkehai sodium, Zhongke Haina, Guoxuan Hi-Tech itp. Jednak ze względu na wysokie koszty i słabe bezpieczeństwo energii elektrycznej z sodu, nie ma jeszcze komercyjnego zastosowania.
Perspektywy rozwoju w przyszłości
Baterie litowe, baterie sodowe, baterie półprzewodnikowe są obecnie popularnymi technologiami w dziedzinie magazynowania energii. Wśród nich, bateria sodowa jest nowym typem baterii wtórnej z zaletami niskiej ceny, dobrego bezpieczeństwa i obfitych rezerw. W przyszłości, wraz z rozwojem zasobów sodu, a także rozwojem powiązanych technologii, baterie sodowe zapoczątkują szybki rozwój.
Akumulatory półprzewodnikowe to nowy typ akumulatorów wtórnych, które mogą osiągnąć lepszą wydajność cyklu ładowania/rozładowania i mogą osiągnąć dobre wyniki w zakresie bezpieczeństwa i gęstości energii. Obecna technologia akumulatorów półprzewodnikowych stale się rozwija i wierzę, że wraz z ciągłym postępem technologicznym będzie ona coraz szerzej stosowana w przyszłości.
Polski 
简体中文 
English 
Español 
Français 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Українська 
Nederlands 
Čeština