Останнім часом все більше і більше клієнтів задають нам питання про те, чи замінить літієвий акумулятор натрієво-іонний акумулятор у майбутньому. У чому головна відмінність натрієво-іонного акумулятора від літієвого? Тут ми докладно пояснюємо.
На публічній конференції CATL з іонно-натрієвих батарей наближається ера натрій-іонних батарей. Тепер очікується, що CATL прискорить індустріалізацію натрій-іонних батарей і частково замінить залізо-літієві батареї в майбутньому.
Що таке іонно-натрієва батарея? Які його переваги та недоліки, перспективи подальшого застосування? Наше судження наступне:
1) Іонно-натрієва батарея не є новою технологією, немає так званих «проривних» інновацій, більше це технологічна ітерація;
2) Натрієво-іонні батареї мають чіткі переваги та недоліки, величезні ресурси та економічні переваги, що робить їх хорошими перспективами застосування в сферах зберігання енергії, електричних двоколісних транспортних засобів та низькошвидкісних транспортних засобів класу A00. Однак низька щільність енергії ускладнює заміну автомобільних акумуляторів високої витривалості (якщо щільність енергії натрієво-іонних акумуляторів наступного покоління не може перевищувати 200 Вт·год/кг);
3) З огляду на те, що запаси натрію більші, ніж запаси літію, підприємствам слід приділити належну увагу стратегічному значенню натрієвих батарей як технічного резерву для забезпечення енергетичної безпеки.
1. Що таке іонно-натрієва батарея?
Дослідження іонно-натрієвих акумуляторів можна простежити з 1970-х років. За останні 10 років пов’язані дослідження призвели до вибуху, і галузь почала викладати. Подібно до принципу роботи крісла-гойдалки з літій-іонною батареєю, робота натрієво-іонної батареї залежить від руху іонів натрію між позитивним і негативним електродами.
Найбільша різниця між іонно-натрієвим акумулятором і літієвим акумулятором полягає в матеріалі катода:
1) Іонно-натрієва батарея використовує систему NaCuFeMnO/м’який вуглець проти системи літій-залізо-фосфат/графіт;
2) Виберіть матеріали на основі вуглецю, оксиди перехідних металів, сплави тощо для негативного електрода;
3) Виберіть натрієву сіль, таку як гексафторфосфат натрію, а не літієву батарею як електроліт;
4) Анодним струмоприймачем є алюмінієва фольга, а не літій-мідна фольга.
З точки зору виробництва та виробничого обладнання, натрієві іонні батареї та літієві батареї мають високу сумісність.
Який розвиток натрій-іонних батарей?
Починаючи з 2021 року високе зростання глобального попиту на акумулятори почало стикатися з проблемою обмеження ресурсів літію. За даними вітру, станом на 20.07.2021 ціна на карбонат літію зросла на 66% цього року, а гідроксид літію зріс на 96%.
Порівняно з літієвими ресурсами, ресурси натрію багаті запасами та широко поширені, тому натрієві батареї матимуть більшу цінову перевагу після широкомасштабного комерційного використання.
2. Порівняйте переваги та недоліки літієвих акумуляторів і розробте натрій-іонні акумулятори
У порівнянні з літієвими батареями натрієві батареї мають такі переваги:
1) Великі ресурси, велика кількість основного носія заряду в іонно-натрієвих батареях іонів натрію становить близько 2,36%, що набагато вище, ніж 0,002% іонів літію;
2) Вартість нижча. Вартість матеріалу катода для іонно-натрієвих акумуляторів (система NaCuFeMnO/м’який вуглець) становить лише 40% вартості матеріалу катода для літій-іонних акумуляторів (система фосфат літію/заліза/графіт);
3) Більш безпечний, натрієво-іонний акумулятор має відносно стабільну електрохімічну продуктивність.
Недоліки літієвої та натрієво-іонної батареї:
1) Щільність енергії низька. Поточна одинична щільність енергії елементів натрій-іонної батареї становить лише 120 Вт-год/кг, що значно нижче, ніж 180 Вт-год/кг літій-залізо-фосфатних батарей і потрійних 240 Вт-год/кг.
2) Термін служби циклу відносно короткий. Поточний час циклу натрієво-іонних батарей становить приблизно 1500 разів, що значно менше, ніж у 6000 разів літій-залізо-фосфатних батарей і в 3000 разів батарей NMC.
3) Промисловий ланцюг ще недосконалий. Оскільки інженерне обладнання та засоби підтримки ланцюга поставок ще не сформовані, поточна вартість виробництва вища, ніж у літієвих батарей.
3. Натрій-іонні акумулятори займають десятки мільярдів ринку
Завдяки наведеному вище аналізу буде виявлено, що іоно-натрієві батареї мають дуже чіткі переваги та недоліки.
Величезні ресурси та економічні переваги дозволяють очікувати широкі перспективи застосування в сферах зберігання енергії, електричних двоколісних транспортних засобів та автомобілів класу A00. Однак низька щільність енергії призвела до низького ступеня узгодження з довгостроковими вимогами витривалості нових транспортних засобів.
CITIC Securities вважає, що завдяки перевагам у вартості іонні натрієві батареї, як очікується, будуть комерціалізовані в накопичувачах енергії, будівельній техніці, базових станціях зв’язку, двоколісних транспортних засобах та інших сценаріях з нижчими вимогами до щільності енергії. Технологія є певним доповненням.
Everbright Securities вважає, що натрій-іонні батареї мають хороші перспективи застосування в сферах зберігання енергії, електричних двоколісних автомобілях і автомобілях класу A00. За оцінками, у 2025 році попит на внутрішні накопичувачі енергії становить 48 ГВт-год, двоколісні автомобілі потребують 41 ГВт-год, а автомобілі класу A00 потребують 34 ГВт-год. Зараз ці три сценарії в основному використовують літій-залізо-фосфатні батареї. Якщо індустріалізація натрій-іонних акумуляторів буде проходити гладко, залізо-літієві будуть замінені.
Зараз все більше і більше компаній розгортають дослідження та комерціалізацію іонно-натрієвих акумуляторів. VTC Power також готується до цього кроку та інвестує мільярди юанів у натрієво-іонний акумулятор для майбутнього ринку.
VTC Power Co., LTD, іонно-натрієва батарея, літієва батарея, літій-іонна батарея, батарея lifepo4, батарея для накопичення енергії, батарея EV
