Что такое натрий

Aug 26, 2023

Оказывается, как и все остальное, просто нужно было больше соли.

Натрий-ионные (Na-ионные) аккумуляторы используют ионы натрия вместо ионов лития для хранения и передачи энергии. Натрий гораздо более распространен и экологически безопасен, чем литий, но все еще остается несколько проблем, чтобы сделать натрий-ионные батареи новым чемпионом по производству аккумуляторов.

Батарейки приобретают решающее значение в повседневной жизни, и тот, кто придумает батарею получше, получит мир на блюде. Натрий-ионные аккумуляторы являются главным претендентом на корону литий-ионных аккумуляторов, но что именно делает их особенными?

Натрий-ионные аккумуляторы — это аккумуляторы, в которых для хранения и высвобождения энергии используются ионы натрия (мельчайшие частицы с положительным зарядом) вместо ионов лития. Натрий-ионные батареи начали проявлять коммерческую жизнеспособность в 1990-х годах как возможная альтернатива литий-ионным батареям, которые обычно используются в телефонах и электромобилях.

Натриево-ионные аккумуляторы, также называемые Na-ионными аккумуляторами, используют химическую реакцию для хранения и высвобождения электрической энергии. Как и все батареи, они имеют два электрода (положительный и отрицательный электрод), разделенных электролитом — специальным веществом, позволяющим ионам (мельчайшим частицам с положительным или отрицательным зарядом) перемещаться между электродами.

Связанный: Что такое графеновая батарея и как она изменит технологию?

Натрий-ионные аккумуляторы работают аналогично литий-ионным, но вместо ионов лития в них используются ионы натрия. Выбор материалов для электродов и электролитов может повлиять на производительность и срок службы батареи, поэтому исследователи постоянно экспериментируют с различными комбинациями, чтобы найти лучшее сочетание стоимости, производительности и безопасности. Обычно катод (отрицательный электрод) и электролит содержат натрий.

В настоящее время господствуют литий-ионные аккумуляторы, и существует множество исследований, которые сделают их еще лучше, чем сейчас. Тем не менее, у натрий-ионных аккумуляторов есть несколько явных преимуществ перед ними.

Не существует идеальной аккумуляторной технологии, и есть несколько причин, по которым натрий-ионные батареи еще не вытеснили литиевые.

Помимо этих технических плюсов и минусов, в производственной цепочке натрий-ионных аккумуляторов еще предстоит разобраться с некоторыми проблемами, прежде чем они смогут стать широко коммерческим продуктом. Не говоря уже о том, что инженеры и ученые работают над решением оставшихся слабых мест этой аккумуляторной технологии.

Исследователи и компании по всему миру работают над улучшением производительности и коммерческой жизнеспособности натрий-ионных аккумуляторов. Некоторые ключевые области внимания включают повышение плотности энергии и напряжения натрий-ионных батарей, а также увеличение срока их службы и скорости заряда/разряда.

Если эти усилия окажутся успешными, в будущем натрий-ионные батареи могут стать жизнеспособной альтернативой литий-ионным батареям. Потенциально их можно использовать в различных приложениях, включая портативную электронику, электромобили и стационарные системы хранения энергии.

Связанный: Как долго на самом деле работают аккумуляторы электромобилей?

В 2022 году исследователи Министерства энергетики США совершили крупный прорыв в повышении долговечности натрий-ионных аккумуляторов. Благодаря некоторым изменениям в химическом составе батареи прототип батареи размером с монету прослужил более 300 циклов, сохраняя при этом емкость более 90%. Однако даже без этого нового подхода к химии, похоже, что натрий-ионные батареи все равно вот-вот начнут массовое производство.

В декабре 2022 года сообщалось, что компания HiNa в партнерстве с китайской государственной корпорацией China Three Gorges Corporation начала массовое производство натрий-ионных аккумуляторов. Первое поколение аккумуляторов HiNa имеет плотность энергии 125 Втч/кг, что примерно вдвое меньше, чем у литий-ионных батарей. Однако эти батареи рассчитаны примерно на 4500 циклов зарядки, что значительно больше, чем у типичных литий-ионных батарей.