هل ستحل بطارية أيون الصوديوم محل بطارية الليثيوم في المستقبل؟

في الآونة الأخيرة، طرح علينا المزيد والمزيد من العملاء سؤالاً حول ما إذا كانت بطارية أيون الصوديوم تحل محل بطارية الليثيوم في المستقبل. ما هو الفرق الرئيسي بين بطارية أيون الصوديوم وبطارية الليثيوم؟ هنا، نوضح بالتفصيل.

نظرًا لأن المؤتمر العام لبطاريات أيون الصوديوم الذي عقدته CATL، فإن عصر بطاريات أيون الصوديوم قادم. ومن المتوقع الآن أن تقوم CATL بتسريع تصنيع بطاريات أيون الصوديوم واستبدال بطاريات الليثيوم الحديدية جزئيًا في المستقبل.

ما هي بطارية أيون الصوديوم؟ وما هي مميزاتها وعيوبها وآفاق تطبيقها المستقبلية؟ وفيما يلي حكمنا:

1) بطارية أيون الصوديوم ليست تقنية جديدة، ولا يوجد ما يسمى بالابتكار "الاختراقي"، بل هي تكرار تكنولوجي؛

2) تتمتع بطاريات أيون الصوديوم بمزايا وعيوب مميزة وموارد ضخمة ومزايا من حيث التكلفة، مما يجعل من المتوقع أن يكون لها آفاق تطبيق جيدة في مجالات تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية ذات العجلتين والمركبات منخفضة السرعة من فئة A00. ومع ذلك، فإن كثافة الطاقة المنخفضة تجعل من الصعب استبدال بطاريات طاقة السيارة عالية التحمل (ما لم تتجاوز كثافة الطاقة للجيل التالي من بطاريات أيونات الصوديوم 200 وات ساعة/كجم)؛

3) بالنظر إلى أن احتياطيات الصوديوم أكثر وفرة من الليثيوم، يجب على الشركات إيلاء الاهتمام الواجب للأهمية الاستراتيجية لبطاريات الصوديوم كاحتياطي فني لضمان أمن الطاقة.

1. ما هي بطارية أيون الصوديوم؟
يمكن إرجاع الأبحاث المتعلقة ببطاريات أيونات الصوديوم إلى السبعينيات. وفي السنوات العشر الماضية، أدت الأبحاث ذات الصلة إلى حدوث انفجار، وبدأت الصناعة في الظهور. على غرار مبدأ عمل الكرسي الهزاز ببطارية الليثيوم أيون، تعتمد بطارية أيون الصوديوم على حركة أيونات الصوديوم بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة للعمل.

أكبر فرق بين بطارية أيون الصوديوم وبطارية الليثيوم هو مادة الكاثود:

1) تعتمد بطارية أيون الصوديوم نظام NaCuFeMnO/الكربون الناعم مقابل نظام فوسفات حديد الليثيوم/الجرافيت؛

2) حدد المواد القائمة على الكربون، وأكاسيد المعادن الانتقالية، ومواد السبائك، وما إلى ذلك للقطب السالب؛

3) اختر ملح الصوديوم مثل سداسي فلورو فوسفات الصوديوم مقابل بطارية الليثيوم باعتباره المنحل بالكهرباء؛

4) مجمع تيار الأنود عبارة عن رقائق الألومنيوم مقابل رقائق نحاس الليثيوم.

فيما يتعلق بمعدات التصنيع والإنتاج، تتمتع بطاريات أيونات الصوديوم وبطاريات الليثيوم بتوافق عالٍ.

ما هو تطور بطاريات أيون الصوديوم؟

منذ عام 2021، بدأ النمو المرتفع للطلب العالمي على البطاريات في مواجهة مشكلة القيود المفروضة على موارد الليثيوم. بيانات الرياح اعتبارا من 2021/07/20 ارتفع سعر كربونات الليثيوم بنسبة 66% هذا العام، كما ارتفع سعر هيدروكسيد الليثيوم بنسبة 96%.

بالمقارنة مع موارد الليثيوم، فإن موارد الصوديوم غنية بالاحتياطيات وموزعة على نطاق واسع، لذلك ستتمتع بطاريات الصوديوم بميزة تكلفة أكبر بعد الاستخدام التجاري على نطاق واسع.

2. قارن بين مزايا وعيوب بطاريات الليثيوم وقم بتطوير بطاريات أيون الصوديوم

بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم، تتمتع بطاريات أيون الصوديوم بالمزايا التالية:

1) الموارد الوفيرة، تبلغ وفرة قشرة أيون الصوديوم لحامل الشحنة الرئيسي لبطاريات أيون الصوديوم حوالي 2.36%، وهو أعلى بكثير من 0.002% من أيونات الليثيوم؛

2) التكلفة أقل. تبلغ تكلفة مادة الكاثود لبطاريات أيون الصوديوم (نظام NaCuFeMnO/الكربون الناعم) 40% فقط من تكلفة مادة الكاثود لبطاريات أيونات الليثيوم (نظام فوسفات حديد الليثيوم/الجرافيت)؛

3) أكثر أمانًا، تتميز بطارية أيون الصوديوم بأداء كهروكيميائي مستقر نسبيًا.

عيوب بطارية الليثيوم وبطارية أيون الصوديوم:

1) كثافة الطاقة منخفضة. تبلغ كثافة الطاقة المفردة الحالية لخلايا بطاريات أيون الصوديوم 120 وات ساعة/كجم فقط، وهو أقل بكثير من 180 وات ساعة/كجم من بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم والثلاثية 240 وات ساعة/كجم.

2) دورة الحياة قصيرة نسبيا. تصل أوقات الدورة الحالية لبطاريات أيون الصوديوم إلى حوالي 1500 مرة، وهو أقل بكثير من 6000 مرة من بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد و3000 مرة من بطاريات NMC.

3) السلسلة الصناعية لا تزال غير كاملة. وبما أن المعدات الهندسية ومرافق دعم سلسلة التوريد لم يتم تشكيلها بعد، فإن تكلفة الإنتاج الحالية أعلى من تكلفة بطاريات الليثيوم.

3. تمتلك بطاريات أيونات الصوديوم عشرات المليارات من مساحة السوق

من خلال التحليل أعلاه، يتبين أن بطاريات أيون الصوديوم لها مزايا وعيوب مميزة للغاية.

الموارد الضخمة ومزايا التكلفة تجعل من المتوقع أن يكون لها آفاق تطبيق واسعة في مجالات تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية ذات العجلتين والسيارات من فئة A00. ومع ذلك، فقد أدى انخفاض كثافة الطاقة إلى انخفاض درجة التوافق مع متطلبات التحمل طويلة المدى لمركبات الطاقة الجديدة.
تعتقد شركة CITIC Securities أنه بفضل مزايا التكلفة، من المتوقع أن يتم تسويق بطاريات أيون الصوديوم في تخزين الطاقة، وآلات البناء، ومحطات الاتصالات الأساسية، والمركبات ذات العجلتين وغيرها من السيناريوهات ذات متطلبات كثافة الطاقة المنخفضة. تشكل التكنولوجيا مكملاً معينًا.

تعتقد شركة Everbright Securities أن بطاريات أيون الصوديوم تتمتع بآفاق تطبيقية جيدة في مجالات تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية ذات العجلتين والسيارات من فئة A00. تشير التقديرات إلى أنه في عام 2025، سيبلغ الطلب المحلي على تخزين الطاقة 48 جيجاوات في الساعة، والطلب على المركبات ذات العجلتين 41 جيجاوات في الساعة، والسيارات من الفئة A00 إلى 34 جيجاوات في الساعة. في الوقت الحاضر، تستخدم هذه السيناريوهات الثلاثة بشكل أساسي بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد. إذا تقدم تصنيع بطاريات أيون الصوديوم بسلاسة، فسيتم استبدال بطاريات الحديد والليثيوم.

الآن المزيد والمزيد من الشركات تتخلى عن أبحاث وتسويق بطاريات أيون الصوديوم. كما تلاحق شركة VTC Power هذه الخطوة وتستثمر مليارات الرنمينبي في بطارية أيون الصوديوم للسوق المستقبلية.

VTC Power Co.,LTD,بطارية أيون الصوديوم,بطارية ليثيوم,بطارية ليثيوم أيون,بطارية lifepo4,بطارية تخزين الطاقة,بطارية EV