As baterias de íons de sódio devem mudar o mundo

As baterias de íons de sódio devem mudar o mundo


Sempre parece haver uma nova tecnologia de bateria “revolucionária” ao virar da esquina, mas eles nunca se materializam nos produtos reais que você ou eu usaríamos. Esse não é o caso das baterias de íons de sódio, que já estão causando impacto, e provavelmente serão algo que você dependerá mais cedo ou mais tarde.

Há uma boa chance de você nem ter ouvido falar dessa tecnologia até esse momento, então pode parecer que parece do nada, mas na verdade os íons de sódio têm sido uma área de interesse promissora há algum tempo. Agora, graças a vários avanços importantes, a idade do sal está aqui.

Por que precisamos de uma alternativa ao lítio

As baterias de lítio alimentam nosso mundo. Sua densidade de potência torna viáveis ​​dispositivos como smartphones e laptops. A maioria dos veículos elétricos também os usa. No entanto, eles também vêm com uma longa lista de desvantagens; Altos custos materiais, cadeias de suprimentos frágeis, questões ambientais e éticas e políticas para inicializar.

Crédito: Jason Fitzpatrick / How-To Geek

Está ficando cada vez mais claro que, se vamos nos mover completamente para energia renovável (que deve ser armazenada) e deixar veículos de gelo para trás, a tecnologia de bateria de lítio não pode realmente ser escalada de maneira eficaz. Precisamos de baterias com base em algo abundante e difundido. Precisamos de baterias mais seguras e mais estáveis ​​do que o notoriamente volátil de química de íons de lítio.

É aí que a humilde bateria de íons de sódio (NAION) entra em jogo.

O que torna o íon de sódio especial

Os princípios básicos de uma bateria de íons de sódio são os mesmos que uma bateria de íon de lítio. É que estamos usando um material diferente para embaralhar íons de um terminal para o outro. Sódio é imensamente Abundante, barato e fácil de extrair, e você pode encontrá -lo em qualquer lugar do mundo. O que significa que não pode ser mantido refém de nações com práticas de mineração eticamente duvidosas.

Não é apenas o sódio. Ferro e manganês são bons materiais para cátodos de íons de sódio, e esses são materiais baratos e abundantes. Contraste isso com o níquel e o cobalto caros e relativamente raros usados ​​em baterias de íons de lítio, e você começará a tirar a foto.

As baterias de onons na Íon são muito mais seguras que as de íons de lítio. Isso os torna atraentes para as baterias EV, por exemplo, onde você não deseja que suas baterias explodam em um acidente. As baterias de Íons de NA também têm melhor desempenho em ambientes de baixa temperatura. Isso é bom, porque algumas partes do mundo não podem usar EVs de íons de li, porque é muito frio!

Esse Vídeo por dois bits da Vinci Um excelente trabalho de desempacotar os detalhes de como essas baterias funcionam e o que as torna tão importantes.

Claramente, os pesquisadores que continuaram se afastando com os problemas estavam interessados ​​em alguma coisa!

Os avanços que impulsionam o impulso de iono

Crédito: Fahroni/Shutterstock.com

Então, se as baterias de onons de Na são tão ótimas, por que não as usamos o tempo todo? Bem, como você pode esperar, houve problemas com essas baterias que as tornaram inadequadas – até agora.

A densidade energética era grande. Não faz sentido precisar do dobro da quantidade de bateria para a mesma energia, especialmente em algo como um carro. No entanto, as baterias modernas de Íons de Ion agora têm densidades de energia comparáveis ​​a algumas baterias de Li-Ion.

Conforme relatado no blog da empresaA CATL da China, a maior fabricante de baterias do mundo, lançou sua plataforma de íons de sódio de segunda geração, Naxtra, relatando uma densidade de energia em torno de 175 WH/kg e planos de produção em massa. Catl elogia as melhorias na vida e segurança do ciclo que tornam o Naxtra comparável às baterias LFP para muitas aplicações de EV de passageiros. Isso ainda está aquém das melhores baterias de íon de lítio nos VEs que oferecem ao norte de 100 wh/kg, mas é bom o suficiente para torná-lo viável. Além disso, se as baterias são mais baratas, você pode Adicione mais deles para aumentar o alcance.

Não é apenas a China que está fazendo grandes movimentos. Conforme relatado por ReutersA Natron Energy anunciou uma giga de íons de sódio planejada de US $ 1,4 bilhão na Carolina do Norte (um movimento destinado a construir suprimentos domésticos e menor dependência da produção no exterior). Planos de fábrica e outros investimentos públicos como esse são críticos porque os custos da bateria entram em colapso ao fazer escalas de fabricação. Os EUA não precisam importar sódio ou ferro. Embora o manganês não seja extraído comercialmente nos EUA com base na minha breve pesquisa na web sobre o assunto.

Não estamos apenas falando de baterias em escala de EV aqui. Como visto em Novo AtlasA fabricante de hardware japonesa Elecom lançou o que chama de primeiro banco de energia do consumidor usando uma célula de íons de sódio, comercializada por uma vida útil dramaticamente mais longa e temperaturas operacionais mais amplas.

Enquanto alguma forma de bateria de ions Na agora parece estar pronta para ser colocada em nossos carros e eletrônicos, há muito trabalho a ser feito para melhorar ainda mais essas baterias. Isso inclui melhorias nos materiais de ânodo, formulações de eletrólitos e projetos “livres de ânodo” ou grafita reduzida que melhoram a densidade e a vida útil da energia. Obviamente, a tecnologia de íons de lítio também está avançando, com produtos como uma bateria de metal de lítio sem ânodo, mas isso ainda nos amarra ao elemento problemático.

Onde o íon de sódio se encaixa melhor

As baterias de onons Na não devem substituir completamente as baterias de íon de lítio. É melhor usar uma tecnologia em que isso causa mais impacto com o menor número de desvantagens e para as baterias de onons Na, isso inclui:

  • Armazenamento de energia da grade. Precisamos de muito, e muito, e muito de armazenamento de energia. Especialmente para amortecer contra os caprichos da energia renovável.

  • EVs leves e carros da cidade. Se queremos que todos mudem para os VEs, precisamos tornar as baterias baratas, abundantes e melhorar a vida útil e o desempenho extremo da temperatura. Os VEs podem ser o melhor caso de uso para o iono de Na-ion.

  • Dispositivos de baixa energia e de alto ciclo, como bancos de potência, ferramentas eletrônicas e algumas aplicações de IoT, se beneficiam da vida útil de longa duração e da ampla temperatura operacional.

  • Aplicações híbridas. Existem alguns designs interessantes que misturam células de lítio e sódio. Especialmente para VEs. Isso permite criar uma bateria híbrida que possa se apoiar nos ternos fortes dos dois tipos de bateria.

A estrada à frente

Pesquisa de analistas publicada por IDTECHEX Sugere que os custos no nível da célula podem cair para cerca de US $ 40/kWh em escala para a química de Íons Na-íon convencional usando cátodos de ferro/manganês. Isso é caminho Abaixo do custo do Li-Ion, e os analistas esperam que a demanda por baterias de Íons Na dispare à medida que os VEs se tornem mais populares e caem de preço, em parte graças a essas baterias mais baratas.


As baterias de sódio provavelmente se tornarão uma importante tecnologia complementar às baterias de íons de lítio, o que reduzirá a escassez e fornecerá pressões sobre as tecnologias de lítio. Em uma pitada, a tecnologia de bateria Na-ion pode até assumir completamente o controle de lítio se ficar muito caro ou muito difícil para obter os materiais, mas apenas o tempo dirá como a geopolítica se agita. Por enquanto, espero uma revolução na tecnologia de bateria em larga escala para carros, armazenamento de grade e usinas domésticas, e as fábricas para bombear essas baterias já foram construídas.

Crédito: Fonte: Anker

9/10

Dimensões

25,6 x 11,8 x 14,8 em

Peso

91,5 lbs

Classificação de entrada CA.

120V ~ 30A max, 3.600W Max, 60Hz, L+N+PE

Portas de saída CC

13.4V⎓30a


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