Análisis del sector de las pilas de iones de sodio
En los últimos años, el coste de las baterías de iones de litio ha aumentado debido a la escasez de recursos de litio, lo que limita su aplicación en dispositivos de almacenamiento de energía a gran escala. Por ello, el sodio, abundante en materias primas y de bajo coste, ha vuelto a suscitar el interés de los científicos.
Índice
La pila de iones de sodio tiene ventajas evidentes
■ Ventajas del bajo coste y la abundancia de recursos
En términos de recursos, batería de iones de sodio tiene una ventaja mayor que las baterías de iones de litio.
La estructura y el principio de la batería de iones de sodio son similares a los de las baterías de litio. La batería de iones de sodio se compone principalmente de dos materiales incrustados de sodio diferentes (materiales catódicos y material anódico), electrolito, diafragma y otros componentes clave. Durante la carga, los iones de sodio se extraen del material catódico, pasan por el electrolito, el diafragma y finalmente se incrustan en el material negativo; mientras tanto, los electrones fluyen del electrodo negativo al positivo a través de un circuito externo. El proceso de descarga es inverso al de carga. Se puede observar que el principio de funcionamiento de la batería de iones de sodio es básicamente similar al de la batería de iones de litio.
■ Las pilas de ión sodio reciben apoyo político
La batería de iones de sodio ha recibido un fuerte apoyo político en los últimos años. La batería de iones de sodio es un complemento eficaz de las baterías de litio, y la tecnología ha madurado gradualmente en los últimos años, con las empresas de la cadena industrial enviando gradualmente pequeñas cantidades. China también ha comenzado a promover la comercialización de la batería de iones de sodio, mejorando gradualmente los detalles y haciendo de la tecnología de la batería de iones de sodio una tarea para promover aún más la escala y el bajo coste de la batería de iones de sodio y mejorar el rendimiento integral.
■ La cadena industrial de las baterías de iones de sodio está completa
Cátodo: los óxidos estratificados tienen un buen rendimiento global y se están generalizando
Los principales materiales catódicos de las baterías de iones de sodio son los óxidos de metales de transición, etc. El materiales catódicos son afectar a la densidad de energía de la batería, la vida útil del ciclo, etc., y excelente material de cátodo de iones de sodio debe tener:
(1) bajo coste de las materias primas, proceso de preparación sencillo, para aprovechar mejor las ventajas del bajo coste de la batería de iones de sodio.
(2) con electricidad redox, lo que favorece la mejora de la densidad energética de la batería de iones de sodio.
Ánodo: el carbón duro es el más adecuado, pero su coste es más elevado
En la actualidad, las baterías de iones de sodio utilizan más ánodos de carbono duro y carbono blando. Como uno de los componentes principales de la batería de iones de sodio, el material del ánodo afecta a la primera eficiencia coulómbica, al rendimiento multiplicador y a las características de resistencia del ciclo de la batería. Los materiales de ánodo más investigados para las baterías de iones de sodio son los basados en carbono. En la actualidad, los ánodos que pueden utilizarse como batería de iones de sodio son: carbono duro, carbono blando, grafeno, etc.
Electrolito y papel de aluminio: el electrolito utiliza principalmente disolvente éster NaPF6+, el coste del papel de aluminio tiene ventajas
Actualmente, el electrolito disolvente más utilizado para las pilas de iones de sodio es el electrolito éster. Como parte importante de la batería, el electrolito es el puente que conecta los electrodos positivo y negativo dentro de la batería de iones de sodio, que es el principal factor que afecta a la seguridad de la batería, y también desempeña un papel importante en la densidad de energía, la duración del ciclo y el rendimiento multiplicador de la batería. Los principales componentes del electrolito de éster son: PC, EC, DEC, etc. Su estructura es relativamente estable, resistente a la oxidación y de alta seguridad.
La demanda de pilas de ión-sodio será de 292 GW
■ Las baterías de iones de sodio acaparan la atención
La revolución energética impulsa la expansión de los recursos energéticos renovables, y el almacenamiento de energía abre oportunidades de desarrollo. El almacenamiento de energía es una tecnología de apoyo clave para la revolución energética y se necesita urgentemente para abordar el acceso a gran escala a las energías renovables y mejorar la eficiencia, la seguridad y la economía de los sistemas eléctricos y los sistemas energéticos regionales.
Con el elevado precio del ión-litio, la batería de ión-sodio se ha convertido en una potente alternativa. Con la popularización de los vehículos eléctricos y las aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala, industria de las pilas de litio pueden enfrentarse al problema de la escasez de recursos de litio. Las baterías de iones de sodio se han convertido en un punto caliente de la investigación en tecnología de almacenamiento de energía debido a sus abundantes recursos, bajo coste, alta eficiencia de conversión de energía, larga vida útil y bajos costes de mantenimiento.
■ Las baterías de iones de sodio podrían sustituir a las de iones de litio
El almacenamiento electroquímico de energía está creciendo rápidamente, con una capacidad instalada acumulada de 297GW para 2030, lo que representa una tasa de crecimiento anual compuesta de 58%. Además, algunos informes prevén que para 2025, la instalación acumulada de almacenamiento electroquímico de energía puede alcanzar los 40GW, y para 2030, se alcanzará el objetivo del pico de carbono, y la capacidad anual instalada de nueva generación de energía mantendrá un crecimiento medio anual de 100GW, y la capacidad anual instalada de almacenamiento electroquímico de energía se mantendrá entre 12GW y 15GW, y se espera que para 2030, la capacidad instalada de almacenamiento electroquímico de energía alcance unos 110GW. Se espera que la capacidad instalada de almacenamiento de energía electroquímica alcance los 52 GW en 2025 y los 297 GW en 2030, con una tasa de crecimiento anual compuesto de 58%.
Además, la batería de iones de sodio puede utilizarse ampliamente en los vehículos eléctricos de dos ruedas y sustituir a las baterías de plomo-ácido. Los actuales vehículos eléctricos de dos ruedas se ven afectados por el elevado precio de las baterías de litio, y la producción se ha ralentizado. La batería de iones de sodio, con la ventaja de su coste, puede sustituir a las baterías de litio, por un lado, y contribuir a las ventas de vehículos eléctricos de dos ruedas gracias a su bajo coste, por otro.
Se espera que la batería de iones de sodio sustituya a las baterías de plomo-ácido. Debido a su bajo precio y gran estabilidad, la batería de plomo-ácido ha sido el principal tipo de batería utilizado en los vehículos eléctricos de dos ruedas de China, y el índice de penetración de la batería de plomo-ácido alcanza los 90%. En comparación con las baterías de litio, las de plomo-ácido tienen las ventajas de su bajo coste, su gran autonomía y su capacidad de reciclaje, pero su gran peso también es una desventaja. Sin embargo, con la popularidad de la batería de iones de sodio, se espera que sustituya a la batería de plomo-ácido.
Las empresas chinas han puesto en marcha la cadena industrial de las baterías de iones de sodio.
■ CATL: industrialización de los ánodos de las baterías de iones de sodio en 2023
CATL es uno de los 10 primeros fabricantes de baterías lifepo4 capacidad instalada en China, lanzará la primera generación de batería de iones de sodio en 2021: en primer lugar, en términos de densidad de energía de una sola célula, la densidad de energía de la batería de iones de sodio de CATL ha alcanzado 160 Wh/kg, que es el nivel más alto entre todas las baterías de iones de sodio; se espera que después de la innovación continua, la densidad de energía de la segunda generación de batería de iones de sodio supere los 200 Wh/kg; en segundo lugar, debido a la pequeña resistencia interna de la batería de iones de sodio, la potencia de la batería de iones de sodio puede alcanzar 80% después de 15 minutos de carga a temperatura ambiente. En segundo lugar, debido a la baja resistencia interna de la batería de iones de sodio, la potencia de la batería de iones de sodio puede alcanzar los 80% tras 15 minutos de carga a temperatura ambiente; nos comprometemos a promover la industrialización de la batería de iones de sodio en 2023.
■ HUA YANG: Construir un modelo de cadena industrial completa
HUA YANG comenzó a diseñar baterías de iones de sodio en 2021, y ha formado una cadena industrial completa. En el campo de la batería de iones de sodio, la empresa ha establecido las líneas de producción de electrodo positivo y negativo, célula eléctrica, batería, electrolito y otros segmentos, básicamente formando toda la cadena industrial.
En 2021, la batería de iones de sodio seguirá desarrollándose de forma constante: HUA YANG y Zhongkehai Sodium han iniciado la producción de prueba de la primera línea de producción de baterías de iones de sodio, lo que ha sentado una base sólida para el desarrollo de alta calidad de la industria de baterías de iones de sodio, y se espera ampliar conjuntamente la línea de producción de 2.000 toneladas de cátodos y ánodos de baterías de iones de sodio en 2023.
■ ZEC: ventaja evidente en tecnología catódica
La ZEC se centra en la investigación y el desarrollo de materiales catódicos, y está elaborando activamente materiales catódicos para baterías de iones de sodio con el fin de mejorar la capacidad específica y reducir la resistencia interna, basándose en la herencia de la alta seguridad y la estabilidad cíclica. ZEC tiene una ventaja significativa sobre sus competidores chinos en la misma industria.
ZEC ya ha enviado cátodos de baterías de iones de sodio y ha ampliado su capacidad de producción en 100.000 toneladas de materiales para cátodos. A finales de julio de 2022, la empresa había enviado más de 4 toneladas de cátodos de sodio y muestras a clientes por un total de 0,6475 toneladas.
Análisis del sector de las pilas de iones de sodio
La pila de iones de sodio tiene ventajas evidentes
■ Ventajas del bajo coste y la abundancia de recursos
En términos de recursos, batería de iones de sodio tiene una ventaja mayor que las baterías de iones de litio.
La estructura y el principio de la batería de iones de sodio son similares a los de las baterías de litio. La batería de iones de sodio se compone principalmente de dos materiales incrustados de sodio diferentes (materiales catódicos y material anódico), electrolito, diafragma y otros componentes clave. Durante la carga, los iones de sodio se extraen del material catódico, pasan por el electrolito, el diafragma y finalmente se incrustan en el material negativo; mientras tanto, los electrones fluyen del electrodo negativo al positivo a través de un circuito externo. El proceso de descarga es inverso al de carga. Se puede observar que el principio de funcionamiento de la batería de iones de sodio es básicamente similar al de la batería de iones de litio.
■ Las pilas de ión sodio reciben apoyo político
La batería de iones de sodio ha recibido un fuerte apoyo político en los últimos años. La batería de iones de sodio es un complemento eficaz de las baterías de litio, y la tecnología ha madurado gradualmente en los últimos años, con las empresas de la cadena industrial enviando gradualmente pequeñas cantidades. China también ha comenzado a promover la comercialización de la batería de iones de sodio, mejorando gradualmente los detalles y haciendo de la tecnología de la batería de iones de sodio una tarea para promover aún más la escala y el bajo coste de la batería de iones de sodio y mejorar el rendimiento integral.
■ La cadena industrial de las baterías de iones de sodio está completa
Cátodo: los óxidos estratificados tienen un buen rendimiento global y se están generalizando
Los principales materiales catódicos de las baterías de iones de sodio son los óxidos de metales de transición, etc. El materiales catódicos son afectar a la densidad de energía de la batería, la vida útil del ciclo, etc., y excelente material de cátodo de iones de sodio debe tener:
(1) bajo coste de las materias primas, proceso de preparación sencillo, para aprovechar mejor las ventajas del bajo coste de la batería de iones de sodio.
(2) con electricidad redox, lo que favorece la mejora de la densidad energética de la batería de iones de sodio.
Ánodo: el carbón duro es el más adecuado, pero su coste es más elevado
En la actualidad, las baterías de iones de sodio utilizan más ánodos de carbono duro y carbono blando. Como uno de los componentes principales de la batería de iones de sodio, el material del ánodo afecta a la primera eficiencia coulómbica, al rendimiento multiplicador y a las características de resistencia del ciclo de la batería. Los materiales de ánodo más investigados para las baterías de iones de sodio son los basados en carbono. En la actualidad, los ánodos que pueden utilizarse como batería de iones de sodio son: carbono duro, carbono blando, grafeno, etc.
Electrolito y papel de aluminio: el electrolito utiliza principalmente disolvente éster NaPF6+, el coste del papel de aluminio tiene ventajas
Actualmente, el electrolito disolvente más utilizado para las pilas de iones de sodio es el electrolito éster. Como parte importante de la batería, el electrolito es el puente que conecta los electrodos positivo y negativo dentro de la batería de iones de sodio, que es el principal factor que afecta a la seguridad de la batería, y también desempeña un papel importante en la densidad de energía, la duración del ciclo y el rendimiento multiplicador de la batería. Los principales componentes del electrolito de éster son: PC, EC, DEC, etc. Su estructura es relativamente estable, resistente a la oxidación y de alta seguridad.
La demanda de pilas de ión-sodio será de 292 GW
■ Las baterías de iones de sodio acaparan la atención
La revolución energética impulsa la expansión de los recursos energéticos renovables, y el almacenamiento de energía abre oportunidades de desarrollo. El almacenamiento de energía es una tecnología de apoyo clave para la revolución energética y se necesita urgentemente para abordar el acceso a gran escala a las energías renovables y mejorar la eficiencia, la seguridad y la economía de los sistemas eléctricos y los sistemas energéticos regionales.
Con el elevado precio del ión-litio, la batería de ión-sodio se ha convertido en una potente alternativa. Con la popularización de los vehículos eléctricos y las aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala, industria de las pilas de litio pueden enfrentarse al problema de la escasez de recursos de litio. Las baterías de iones de sodio se han convertido en un punto caliente de la investigación en tecnología de almacenamiento de energía debido a sus abundantes recursos, bajo coste, alta eficiencia de conversión de energía, larga vida útil y bajos costes de mantenimiento.
■ Las baterías de iones de sodio podrían sustituir a las de iones de litio
El almacenamiento electroquímico de energía está creciendo rápidamente, con una capacidad instalada acumulada de 297GW para 2030, lo que representa una tasa de crecimiento anual compuesta de 58%. Además, algunos informes prevén que para 2025, la instalación acumulada de almacenamiento electroquímico de energía puede alcanzar los 40GW, y para 2030, se alcanzará el objetivo del pico de carbono, y la capacidad anual instalada de nueva generación de energía mantendrá un crecimiento medio anual de 100GW, y la capacidad anual instalada de almacenamiento electroquímico de energía se mantendrá entre 12GW y 15GW, y se espera que para 2030, la capacidad instalada de almacenamiento electroquímico de energía alcance unos 110GW. Se espera que la capacidad instalada de almacenamiento de energía electroquímica alcance los 52 GW en 2025 y los 297 GW en 2030, con una tasa de crecimiento anual compuesto de 58%.
Además, la batería de iones de sodio puede utilizarse ampliamente en los vehículos eléctricos de dos ruedas y sustituir a las baterías de plomo-ácido. Los actuales vehículos eléctricos de dos ruedas se ven afectados por el elevado precio de las baterías de litio, y la producción se ha ralentizado. La batería de iones de sodio, con la ventaja de su coste, puede sustituir a las baterías de litio, por un lado, y contribuir a las ventas de vehículos eléctricos de dos ruedas gracias a su bajo coste, por otro.
Se espera que la batería de iones de sodio sustituya a las baterías de plomo-ácido. Debido a su bajo precio y gran estabilidad, la batería de plomo-ácido ha sido el principal tipo de batería utilizado en los vehículos eléctricos de dos ruedas de China, y el índice de penetración de la batería de plomo-ácido alcanza los 90%. En comparación con las baterías de litio, las de plomo-ácido tienen las ventajas de su bajo coste, su gran autonomía y su capacidad de reciclaje, pero su gran peso también es una desventaja. Sin embargo, con la popularidad de la batería de iones de sodio, se espera que sustituya a la batería de plomo-ácido.
Las empresas chinas han puesto en marcha la cadena industrial de las baterías de iones de sodio.
■ CATL: industrialización de los ánodos de las baterías de iones de sodio en 2023
CATL es uno de los 10 primeros fabricantes de baterías lifepo4 capacidad instalada en China, lanzará la primera generación de batería de iones de sodio en 2021: en primer lugar, en términos de densidad de energía de una sola célula, la densidad de energía de la batería de iones de sodio de CATL ha alcanzado 160 Wh/kg, que es el nivel más alto entre todas las baterías de iones de sodio; se espera que después de la innovación continua, la densidad de energía de la segunda generación de batería de iones de sodio supere los 200 Wh/kg; en segundo lugar, debido a la pequeña resistencia interna de la batería de iones de sodio, la potencia de la batería de iones de sodio puede alcanzar 80% después de 15 minutos de carga a temperatura ambiente. En segundo lugar, debido a la baja resistencia interna de la batería de iones de sodio, la potencia de la batería de iones de sodio puede alcanzar los 80% tras 15 minutos de carga a temperatura ambiente; nos comprometemos a promover la industrialización de la batería de iones de sodio en 2023.
■ HUA YANG: Construir un modelo de cadena industrial completa
HUA YANG comenzó a diseñar baterías de iones de sodio en 2021, y ha formado una cadena industrial completa. En el campo de la batería de iones de sodio, la empresa ha establecido las líneas de producción de electrodo positivo y negativo, célula eléctrica, batería, electrolito y otros segmentos, básicamente formando toda la cadena industrial.
En 2021, la batería de iones de sodio seguirá desarrollándose de forma constante: HUA YANG y Zhongkehai Sodium han iniciado la producción de prueba de la primera línea de producción de baterías de iones de sodio, lo que ha sentado una base sólida para el desarrollo de alta calidad de la industria de baterías de iones de sodio, y se espera ampliar conjuntamente la línea de producción de 2.000 toneladas de cátodos y ánodos de baterías de iones de sodio en 2023.
■ ZEC: ventaja evidente en tecnología catódica
La ZEC se centra en la investigación y el desarrollo de materiales catódicos, y está elaborando activamente materiales catódicos para baterías de iones de sodio con el fin de mejorar la capacidad específica y reducir la resistencia interna, basándose en la herencia de la alta seguridad y la estabilidad cíclica. ZEC tiene una ventaja significativa sobre sus competidores chinos en la misma industria.
ZEC ya ha enviado cátodos de baterías de iones de sodio y ha ampliado su capacidad de producción en 100.000 toneladas de materiales para cátodos. A finales de julio de 2022, la empresa había enviado más de 4 toneladas de cátodos de sodio y muestras a clientes por un total de 0,6475 toneladas.
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