Різниця між літієвими, натрієвими та твердотільними батареями!

У галузі нових енергетичних транспортних засобів, крім розвитку технології акумуляторних батарей, літієві батареї, натрієві батареї, твердотільні батареї та інші технології зберігання енергії також є темою, що викликає велике занепокоєння. Зі стрімким розвитком нових енергетичних транспортних засобів ринок зберігання енергії також швидко зростає, залучаючи багато нових енергетичних компаній та приплив капіталу, технологічний прогрес у галузі зберігання енергії також приніс велику користь відповідним підприємствам.
У чому ж різниця між літієвими, натрієвими та твердотільними акумуляторами? У чому їхні переваги? Які перспективи розвитку в майбутньому? Сьогодні ми розберемося, чим відрізняються літієві акумулятори, натрієві акумулятори, твердотільні акумулятори.

По-перше, давайте дізнаємося про літій-іонні акумулятори. Літій-іонні акумулятори - одна з найпоширеніших технологій зберігання енергії, яка в основному складається з матеріалів позитивного та негативного електродів, розчину електроліту, діафрагми та добавок до електроліту.

літій-іонний акумулятор

Літієва батарея - це тверда або рідка батарея, що містить метал літію або літієвий сплав в якості матеріалу анода і використовує органічний електроліт. Завдяки своїм перевагам - високій щільності енергії, високій питомій ємності, високій швидкості саморозряду і тривалому терміну служби - літієві акумулятори широко застосовуються в нових енергетичних транспортних засобах, наприклад, в електровелосипедах.

Перевагою літієвих батарей є висока щільність енергії, при однаковому об'ємі корпусу вони можуть зберігати вдвічі більше електроенергії, ніж свинцево-кислотні батареї; але недоліки літієвих батарей також дуже очевидні, вони не можуть витримувати занадто високу температуру. Коли температура перевищує 50 ℃, він вибухає; коли температура перевищує 80 ℃, відбувається самозаймання. Крім того, літієві батареї менш ефективно заряджаються і розряджаються при низьких температурах, тому нові енергетичні транспортні засоби, що використовуються в умовах низьких температур, повинні бути оснащені спеціальним зарядним обладнанням.

В даний час основні літієві батареї, що використовуються в галузі електромобілів, в основному включають літієві потрійні батареї, батареї з манганатом літію та ін. Серед них літієві потрійні батареї мають переваги в щільності енергії та тривалості циклу. Серед них літій-іонні потрійні акумулятори мають переваги в щільності енергії та тривалості циклу, і в даний час є найбільш зрілим і широко використовуваним типом акумуляторів. Однак через високу ціну на сировину вартість відповідно зростає, що певною мірою обмежує його розвиток.

натрієва батарея

Натрій-іонні акумулятори, новий тип технології зберігання енергії, мають нижчі витрати на сировину, кращу безпеку та вищу щільність енергії, ніж літієві акумулятори. Принцип роботи натрій-іонних батарей схожий на принцип роботи літій-іонних батарей, але різниця полягає в тому, що в натрій-іонних батареях використовується більш стабільний анодний матеріал - берлінська лазур, який також є найбільш перспективним анодним і катодним матеріалом на сьогоднішній день.

Прусська блакить в основному використовується в області літієвих батарей, а іонно-натрієві батареї в основному використовуються в області накопичення енергії. Його переваги полягають у низькій вартості та високій щільності енергії, а також хорошій безпеці та тривалому терміні служби, що може бути застосовано до портативних електронних виробів, електровелосипедів та інших галузей. Однак у практичному застосуванні через низьку стабільність анодного матеріалу натрій-іонних акумуляторів відбудеться поділ позитивних і негативних матеріалів, тому натрій-іонні акумулятори в мультиплікаторі продуктивності та циклуТермін служби кільця все ще потребує подальшого вдосконалення. На сьогоднішній день натрій-іонні акумулятори все ще перебувають на стадії розробки та тестування технології, і ще не перейшли в стадію масового виробництва.

твердотільний акумулятор

Твердотільний акумулятор - це новий тип акумулятора, порівняно з традиційним літієвим акумулятором, він має переваги високої щільності енергії, високої безпеки, тривалого терміну служби та адаптивності до високих і низьких температур.

Технологія твердотільних акумуляторів в даний час розвивається, і з популярністю нових енергетичних транспортних засобів, твердотільні батареї також відкриють новий виток можливостей розвитку. Твердотільні акумулятори, як різновид акумуляторів для зберігання енергії, можуть підвищити щільність енергії літій-іонних акумуляторів, і в той же час можуть продовжити термін служби акумулятора, і не створюватимуть очевидних загроз безпеці. Крім того, твердотільні батареї також можуть знизити виробничі витрати і зменшити викиди вуглецю.

З точки зору розвитку, технологія твердотільних літій-іонних акумуляторів є найбільш вірогідною технологією зберігання енергії, яка отримає широке застосування в найближчі кілька років, але все ще стикається з деякими проблемами в процесі розвитку технології.

З одного боку, технологічний поріг вищий, а з іншого - вища вартість матеріалів.

Згідно з відповідними даними, в даний час у світі налічується понад 70% твердотільних літій-іонних акумуляторів, які проводять відповідні науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи. Вважається, що завдяки постійним зусиллям дослідників у найближчому майбутньому з'явиться більше технологій зберігання енергії.

твердотільний електроліт

Твердотільні акумулятори відносяться до літій-іонних акумуляторів з твердим електролітом, а їх основним матеріалом є твердий електроліт. У порівнянні з рідкими літій-іонними акумуляторами, твердотільні батареї мають переваги високої безпеки, високої щільності енергії, високої стабільності і т.д. Однак, оскільки метод приготування твердого електроліту ще не є зрілим, існує ще багато проблем для його практичного застосування.

В даний час існує кілька основних труднощів з твердотільними батареями:

  Однією з них є висока вартість матеріалів, які використовуються в процесі підготовки;

  По-друге, процес підготовки складний і вимагає спеціальної обробки електродних матеріалів і електролітів, що призводить до підвищення собівартості батареї;

  По-третє, матеріал електродів необхідно модифікувати в практичному застосуванні, щоб уникнути його реакції з електролітом;

  По-четверте, через різницю в щільності твердого електроліту та рідкого електроліту до електродів потрібно додавати додаткові присадки;

  По-п'яте, тверді електроліти можуть вступати в реакцію між електродами та електролітом, що може призвести до таких проблем, як зниження електрохімічних характеристик.

натрієво-сірчана батарея

Натрієві батареї, також відомі як "натрієві батареї другого покоління", є новим типом вторинних акумуляторів. У порівнянні з літій-іонними акумуляторами, переваги натрій-іонних батарей в основному відображаються в наступних двох аспектах:

(1) Іони натрію мають високу масову та об'ємну щільність енергії. У порівнянні з літій-іонними акумуляторами, масова щільність енергії на кг натрію сягає 250 Вт/кг, а об'ємна щільність енергії може бути більше 400 Вт/л;

(2) Іон натрію має низький потенціал, а його питома ємність теоретично може досягати 2140 мАг/г. Це дозволяє натрієвим батареям замінити літієві батареї в багатьох сферах застосування, таких як висока швидкість розряду, велика швидкість заряду/розряду і тривалий циклічний режим.

Однак через обмеженість ресурсів і нерівномірний розподіл натрію його застосування в галузі зберігання енергії обмежене. Однак, з розвитком науки і техніки та розробкою нових енергетичних технологій, вважається, що натрієво-сірчані батареї, новий тип вторинних акумуляторів, будуть більш широко використовуватися в галузі нових енергетичних транспортних засобів.

іонно-натрієвий акумулятор

Натрій-іонні акумулятори (так звані натрієві батареї) працюють за принципом, подібним до літій-іонних батарей, але їх робоче середовище і температурний діапазон ближчі до літій-іонних батарей. Натрій-іонні акумулятори - це новий тип акумуляторів, принцип роботи яких схожий на принцип роботи літієвих акумуляторів. Різниця полягає в тому, що натрій-іонні батареї використовують натрій як катодний матеріал для зберігання та вивільнення іонів натрію, тоді як літій-іонні батареї використовують літій як катодний матеріал для зберігання та вивільнення іонів літію. Крім того, натрій-іонні акумулятори мають такі переваги, як низька вартість, хороші низькотемпературні характеристики і великий ресурс.

Оскільки ресурси натрію широко розповсюджені в земній корі та багаті, перспектива майбутнього розвитку є кращою. Однак через активну хімічну природу натрію легко вступати в побічні реакції в процесі циклу, що призводить до скорочення терміну служби акумулятора, втрати ємності і т.д. Тому розробка натрієвих акумуляторів все ще повинна бути зосереджена на вирішенні проблем стабільності матеріалу і терміну служби акумулятора. В даний час багато компаній розпочали дослідження іонно-натрієвих акумуляторів, таких як Zhongkehai sodium, Zhongke Haina, Guoxuan Hi-Tech тощо. Однак через високу вартість і низьку безпеку натрієвої електроенергії комерційного застосування поки що немає.

Перспективи розвитку в майбутньому

Літієві батареї, натрієві батареї, твердотільні батареї - це популярні технології в галузі зберігання енергії на сьогоднішній день. Серед них натрієва батарея - це новий тип вторинної батареї з перевагами низької ціни, хорошої безпеки та великих запасів. У майбутньому, з розвитком ресурсів натрію, а також розвитком суміжних технологій, натрієві батареї будуть стрімко розвиватися.

Твердотільні батареї - це новий тип вторинних акумуляторів, який дозволяє досягти покращених показників циклу заряду/розряду, а також досягти хороших результатів у безпеці та щільності енергії. Сучасна технологія твердотільних батарей неухильно розвивається, і я вірю, що з постійним прогресом технологій вона буде ширше використовуватися в майбутньому.