در پس‌زمینه گذار جهانی انرژی و اهداف «کربن دوگانه»، فناوری باتری، به عنوان یکی از عوامل اصلی ذخیره‌سازی انرژی، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در سال‌های اخیر، باتری‌های سدیم-یون (SIB) از آزمایشگاه‌ها به صنعتی‌سازی رسیده‌اند و پس از باتری‌های لیتیوم-یونی، به یک راه‌حل ذخیره‌سازی انرژی بسیار مورد انتظار تبدیل شده‌اند.
اطلاعات اولیه در مورد باتری‌های سدیم-یون
باتری‌های سدیم-یون نوعی باتری ثانویه (قابل شارژ) هستند که از یون‌های سدیم (Na⁺) به عنوان حامل بار استفاده می‌کنند. اصول کار آنها مشابه باتری‌های لیتیوم-یون است: در طول شارژ و دشارژ، یون‌های سدیم از طریق الکترولیت بین کاتد و آند جابجا می‌شوند و امکان ذخیره و آزادسازی انرژی را فراهم می‌کنند.
·مواد هستهکاتد معمولاً از اکسیدهای لایه‌ای، ترکیبات پلی آنیونی یا آنالوگ‌های آبی پروس استفاده می‌کند؛ آند عمدتاً از کربن سخت یا کربن نرم تشکیل شده است؛ الکترولیت محلول نمک سدیم است.
·بلوغ فناوریتحقیقات در دهه ۱۹۸۰ آغاز شد و پیشرفت‌های اخیر در مواد و فرآیندها، چگالی انرژی و طول عمر چرخه را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و تجاری‌سازی را به طور فزاینده‌ای امکان‌پذیر کرده است.
باتری‌های سدیم-یون در مقابل باتری‌های لیتیوم-یون: تفاوت‌ها و مزایای کلیدی
اگرچه باتری‌های سدیم-یون ساختار مشابهی با باتری‌های لیتیوم-یون دارند، اما از نظر خواص مواد و سناریوهای کاربرد تفاوت‌های قابل توجهی دارند:
| ابعاد مقایسه | باتری‌های سدیم-یون | باتری‌های لیتیوم-یون |
| فراوانی منابع | سدیم فراوان است (۲.۷۵٪ در پوسته زمین) و به طور گسترده توزیع شده است. | لیتیوم کمیاب است (0.0065%) و از نظر جغرافیایی متمرکز است. |
| هزینه | هزینه‌های مواد اولیه کمتر، زنجیره تأمین پایدارتر | نوسانات بالای قیمت لیتیوم، کبالت و سایر مواد، وابسته به واردات |
| چگالی انرژی | پایین‌تر (۱۲۰-۱۶۰ وات ساعت بر کیلوگرم) | بالاتر (200-300 وات ساعت بر کیلوگرم) |
| عملکرد در دمای پایین | حفظ ظرفیت >80% در دمای -20℃ | عملکرد ضعیف در دماهای پایین، ظرفیت به راحتی کاهش می‌یابد |
| ایمنی | پایداری حرارتی بالا، مقاومت بیشتر در برابر شارژ/دشارژ بیش از حد | نیاز به مدیریت دقیق خطرات ناشی از فرار حرارتی |
مزایای اصلی باتری‌های سدیم-یون:
1.هزینه کم و پایداری منابعسدیم به طور گسترده در آب دریا و مواد معدنی موجود است و وابستگی به فلزات کمیاب را کاهش می‌دهد و هزینه‌های بلندمدت را 30 تا 40 درصد کاهش می‌دهد.
2. ایمنی بالا و سازگاری با محیط زیستعاری از آلودگی فلزات سنگین، سازگار با سیستم‌های الکترولیت ایمن‌تر و مناسب برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ.
3. سازگاری با محدوده دمایی وسیععملکرد عالی در محیط‌های با دمای پایین، ایده‌آل برای مناطق سردسیر یا سیستم‌های ذخیره انرژی در فضای باز.
چشم‌انداز کاربرد باتری‌های سدیم-یون
با پیشرفت‌های تکنولوژیکی، باتری‌های سدیم-یون پتانسیل بالایی در زمینه‌های زیر نشان می‌دهند:
1. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ (ESS):
به عنوان یک راه حل مکمل برای انرژی بادی و خورشیدی، باتری‌های سدیم-یون با هزینه کم و طول عمر بالا می‌توانند به طور موثری هزینه تراز شده برق (LCOE) را کاهش داده و از اصلاح پیک شبکه پشتیبانی کنند.
2. وسایل نقلیه الکتریکی کم سرعت و دوچرخه:
در سناریوهایی با نیاز به چگالی انرژی پایین‌تر (مثلاً دوچرخه‌های برقی، وسایل نقلیه لجستیکی)، باتری‌های سدیم-یون می‌توانند جایگزین باتری‌های سرب-اسید شوند و مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی را ارائه دهند.
3. ذخیره انرژی پشتیبان و ایستگاه پایه:
عملکرد گسترده در محدوده دمایی، آنها را برای نیازهای برق پشتیبان در کاربردهای حساس به دما مانند ایستگاه‌های پایه ارتباطی و مراکز داده مناسب می‌سازد.
روندهای توسعه آینده
پیش‌بینی‌های صنعتی حاکی از آن است که بازار جهانی باتری‌های سدیم-یون تا سال ۲۰۲۵ از ۵ میلیارد دلار فراتر خواهد رفت و تا سال ۲۰۳۰ به ۱۰ تا ۱۵ درصد از بازار باتری‌های لیتیوم-یون خواهد رسید. جهت‌گیری‌های توسعه آینده عبارتند از:
·نوآوری در موادتوسعه کاتدهای با ظرفیت بالا (مثلاً اکسیدهای لایه‌ای از نوع O3) و مواد آندی با طول عمر بالا برای افزایش چگالی انرژی بالاتر از 200 وات ساعت بر کیلوگرم.
·بهینه‌سازی فرآینداستفاده از خطوط تولید باتری لیتیوم-یونی بالغ برای افزایش تولید باتری سدیم-یون و کاهش بیشتر هزینه‌ها.
·گسترش برنامهتکمیل باتری‌های لیتیوم-یونی برای ایجاد سبد متنوعی از فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی.
نتیجه‌گیری
ظهور باتری‌های سدیم-یون به معنای جایگزینی باتری‌های لیتیوم-یون نیست، بلکه به منظور ارائه جایگزینی اقتصادی‌تر و ایمن‌تر برای ذخیره انرژی است. در زمینه خنثی بودن کربن، ماهیت سازگار با منابع و تطبیق‌پذیر با کاربرد آنها، جایگاه آنها را در چشم‌انداز ذخیره انرژی تضمین خواهد کرد. به عنوان پیشگام در نوآوری در فناوری انرژی،دالیما به نظارت بر توسعه فناوری باتری‌های سدیم-یون ادامه خواهیم داد و متعهد به ارائه راه‌حل‌های انرژی کارآمد و پایدار به مشتریان خود هستیم.
برای اطلاع از جدیدترین اخبار فناوری، ما را دنبال کنید!
زمان ارسال: ۲۵ فوریه ۲۰۲۵
