Análise da indústria das baterias de iões de sódio
Nos últimos anos, o custo das baterias de iões de lítio aumentou devido à escassez de recursos de lítio, limitando a sua aplicação em dispositivos de armazenamento de energia em grande escala. Por conseguinte, o sódio, que é abundante em matérias-primas e de baixo custo, voltou a atrair o interesse dos cientistas.
Índice
A bateria de iões de sódio tem vantagens óbvias
Vantagens do baixo custo e dos recursos abundantes
Em termos de recursos, pilha de iões de sódio tem uma vantagem maior do que as baterias de iões de lítio.
A estrutura e o princípio da bateria de iões de sódio são semelhantes aos das baterias de lítio. A bateria de iões de sódio é constituída principalmente por dois materiais diferentes de sódio incorporados (materiais catódicos e material anódico), eletrólito, diafragma e outros componentes-chave. Durante a carga, os iões de sódio são removidos do material catódico, passam através do eletrólito, da membrana e, finalmente, são incorporados no material negativo; entretanto, os electrões fluem do elétrodo negativo para o positivo através de um circuito externo. O processo de descarga é o oposto do processo de carga. Pode verificar-se que o princípio de funcionamento da bateria de iões de sódio é basicamente semelhante ao da bateria de iões de lítio.
■ Baterias de iões de sódio recebem apoio político
A bateria de iões de sódio tem recebido um forte apoio político nos últimos anos. A bateria de iões de sódio é um suplemento eficaz às baterias de lítio e a tecnologia tem amadurecido gradualmente nos últimos anos, com as empresas da cadeia industrial a enviarem gradualmente pequenas quantidades. A China também começou a promover a comercialização da bateria de iões de sódio, melhorando gradualmente os detalhes e tornando a tecnologia da bateria de iões de sódio uma tarefa para promover ainda mais a escala e o baixo custo da bateria de iões de sódio e melhorar o desempenho abrangente.
■ A cadeia industrial da bateria de iões de sódio está completa
Cátodo: os óxidos em camadas têm um bom desempenho global e estão a tornar-se correntes
Os principais materiais do cátodo para a bateria de iões de sódio são os óxidos de metais de transição, etc. O materiais catódicos afectam a densidade energética da bateria, o ciclo de vida, etc., e um excelente material de cátodo de iões de sódio deve ter:
(1) baixo custo das matérias-primas, processo de preparação simples, para melhor explorar as vantagens do baixo custo da bateria de iões de sódio.
(2) com eletricidade redox, o que contribui para melhorar a densidade energética da bateria de iões de sódio.
Ânodo: o carbono duro é o mais adequado, mas o seu custo é mais elevado
Atualmente, as baterias de iões de sódio utilizam mais ânodos de carbono duro e de carbono macio. Como um dos principais componentes da bateria de iões de sódio, o material do ânodo afecta a primeira eficiência coulombiana, o desempenho do multiplicador e as características de resistência do ciclo da bateria. Os materiais anódicos mais investigados para a bateria de iões de sódio são os materiais à base de carbono. Atualmente, os ânodos que podem ser utilizados como bateria de iões de sódio são: carbono duro, carbono macio, grafeno, etc.
Eletrólito e folha de alumínio: O eletrólito utiliza principalmente o solvente éster NaPF6+, o custo da folha de alumínio tem vantagens
Atualmente, o solvente eletrolítico mais utilizado para a bateria de iões de sódio é o eletrólito de éster. Como parte importante da bateria, o eletrólito é a ponte que liga os eléctrodos positivo e negativo no interior da bateria de iões de sódio, que é o principal fator que afecta a segurança da bateria, e desempenha também um papel importante na densidade de energia, ciclo de vida e desempenho multiplicador da bateria. Os principais componentes do eletrólito de éster são: PC, EC, DEC, etc. A estrutura é relativamente estável, resistente à oxidação e de elevada segurança.
Prevê-se que a procura de baterias de iões de sódio seja de 292 GW
■ Baterias de iões de sódio ganham atenção
A revolução energética impulsiona a expansão dos recursos energéticos renováveis e o armazenamento de energia abre oportunidades de desenvolvimento. O armazenamento de energia é uma tecnologia de apoio fundamental para a revolução energética e é urgentemente necessário para garantir o acesso em grande escala às energias renováveis e para melhorar a eficiência, a segurança e a economia dos sistemas eléctricos e dos sistemas energéticos regionais.
Com o elevado preço do ião de lítio, a bateria de iões de sódio tornou-se uma alternativa poderosa. Com a popularização dos veículos eléctricos e das aplicações de armazenamento de energia em grande escala, indústria das pilhas de lítio podem enfrentar o problema da escassez de recursos de lítio. As baterias de iões de sódio tornaram-se um ponto quente para a investigação em tecnologia de armazenamento de energia devido aos seus recursos abundantes, baixo custo, elevada eficiência de conversão de energia, ciclo de vida longo e baixos custos de manutenção.
■ As baterias de iões de sódio podem substituir as baterias de iões de lítio
O armazenamento eletroquímico de energia está a crescer rapidamente, com uma capacidade instalada cumulativa de 297 GW até 2030, representando uma taxa de crescimento anual composta de 58%. Além disso, alguns relatórios prevêem que, em 2025, a instalação cumulativa de armazenamento eletroquímico de energia possa atingir 40 GW e, em 2030, o objetivo do pico de carbono será atingido, e a capacidade instalada anual de nova produção de energia manterá um crescimento médio anual de 100 GW, e a capacidade instalada anual de armazenamento eletroquímico de energia permanecerá entre 12 GW e 15 GW, prevendo-se que, em 2030, a capacidade instalada de armazenamento eletroquímico de energia atinja cerca de 110 GW. Prevê-se que a capacidade instalada de armazenamento eletroquímico de energia atinja 52 GW em 2025 e 297 GW em 2030, com uma taxa de crescimento anual composta de 58%.
Além disso, a bateria de iões de sódio pode ser amplamente utilizada em veículos eléctricos de duas rodas e substituir as baterias de chumbo-ácido. Os actuais veículos eléctricos de duas rodas são afectados pelo elevado preço das baterias de lítio e a produção abrandou. A bateria de iões de sódio, com a vantagem do custo, pode substituir as baterias de lítio, por um lado, e pode ajudar as vendas de veículos eléctricos de duas rodas através do baixo custo, por outro lado.
Prevê-se que a bateria de iões de sódio substitua as baterias de chumbo-ácido. Devido ao preço barato e à elevada estabilidade, a bateria de chumbo-ácido tem sido o principal tipo de bateria utilizado nos veículos eléctricos de duas rodas da China, e a taxa de penetração da bateria de chumbo-ácido atinge 90%. Em comparação com as baterias de lítio, as baterias de chumbo-ácido têm as vantagens do baixo custo, do elevado alcance e da reciclabilidade, mas o peso pesado é também a desvantagem das baterias de chumbo-ácido. No entanto, com a popularidade da bateria de iões de sódio, espera-se que esta substitua a bateria de chumbo-ácido.
As empresas chinesas criaram baterias de iões de sódio - a cadeia industrial formou-se gradualmente
■ CATL: Industrialização de ânodos de baterias de iões de sódio em 2023
CATL é um dos 10 melhores fabricantes de capacidade instalada de baterias lifepo4 na China, lançará a primeira geração de bateria de iões de sódio em 2021: em primeiro lugar, em termos de densidade de energia de uma única célula, a densidade de energia da bateria de iões de sódio da CATL atingiu 160 Wh/kg, que é o nível mais elevado entre todas as baterias de iões de sódio; espera-se que, após inovação contínua, a densidade de energia da segunda geração de bateria de iões de sódio exceda 200 Wh/kg; em segundo lugar, devido à pequena resistência interna da bateria de iões de sódio, a potência da bateria de iões de sódio pode atingir 80% no espaço de 15 minutos de carregamento à temperatura ambiente. Em segundo lugar, devido à baixa resistência interna da bateria de iões de sódio, a potência da bateria de iões de sódio pode atingir 80% após 15 minutos de carregamento à temperatura ambiente; estamos empenhados em promover a industrialização da bateria de iões de sódio em 2023.
■ HUA YANG: Construir um modelo de cadeia industrial completa
HUA YANG começou a fazer o layout da bateria de íon de sódio em 2021 e formou uma cadeia industrial completa. No campo da bateria de iões de sódio, a empresa estabeleceu as linhas de produção de elétrodo positivo e negativo, célula eléctrica, bateria, eletrólito e outros segmentos, formando basicamente toda a cadeia industrial.
Em 2021, a bateria de iões de sódio continuará a desenvolver-se de forma constante: HUA YANG e Zhongkehai Sodium iniciaram a produção experimental da primeira linha de produção de bateria de iões de sódio, que lançou uma base sólida para o desenvolvimento de alta qualidade da indústria de baterias de iões de sódio, e espera-se que expandam conjuntamente a linha de produção de 2.000 toneladas de cátodo e ânodo de bateria de iões de sódio em 2023.
■ ZEC: Vantagem óbvia na tecnologia de cátodo
A ZEC centra-se na investigação e desenvolvimento de materiais catódicos e está a preparar ativamente os materiais catódicos para baterias de iões de sódio, a fim de melhorar a capacidade específica e reduzir a resistência interna, com base na herança de elevada segurança e estabilidade ciclística. A ZEC tem uma vantagem significativa sobre os seus concorrentes chineses no mesmo sector.
A ZEC já enviou cátodo de bateria de iões de sódio e expandiu a sua capacidade de produção em 100.000 toneladas de materiais de cátodo. No final de julho de 2022, a empresa expediu mais de 4 toneladas de cátodo de sódio e enviou amostras aos clientes, totalizando 0,6475 toneladas.
Análise da indústria das baterias de iões de sódio
A bateria de iões de sódio tem vantagens óbvias
Vantagens do baixo custo e dos recursos abundantes
Em termos de recursos, pilha de iões de sódio tem uma vantagem maior do que as baterias de iões de lítio.
A estrutura e o princípio da bateria de iões de sódio são semelhantes aos das baterias de lítio. A bateria de iões de sódio é constituída principalmente por dois materiais diferentes de sódio incorporados (materiais catódicos e material anódico), eletrólito, diafragma e outros componentes-chave. Durante a carga, os iões de sódio são removidos do material catódico, passam através do eletrólito, da membrana e, finalmente, são incorporados no material negativo; entretanto, os electrões fluem do elétrodo negativo para o positivo através de um circuito externo. O processo de descarga é o oposto do processo de carga. Pode verificar-se que o princípio de funcionamento da bateria de iões de sódio é basicamente semelhante ao da bateria de iões de lítio.
■ Baterias de iões de sódio recebem apoio político
A bateria de iões de sódio tem recebido um forte apoio político nos últimos anos. A bateria de iões de sódio é um suplemento eficaz às baterias de lítio e a tecnologia tem amadurecido gradualmente nos últimos anos, com as empresas da cadeia industrial a enviarem gradualmente pequenas quantidades. A China também começou a promover a comercialização da bateria de iões de sódio, melhorando gradualmente os detalhes e tornando a tecnologia da bateria de iões de sódio uma tarefa para promover ainda mais a escala e o baixo custo da bateria de iões de sódio e melhorar o desempenho abrangente.
■ A cadeia industrial da bateria de iões de sódio está completa
Cátodo: os óxidos em camadas têm um bom desempenho global e estão a tornar-se correntes
Os principais materiais do cátodo para a bateria de iões de sódio são os óxidos de metais de transição, etc. O materiais catódicos afectam a densidade energética da bateria, o ciclo de vida, etc., e um excelente material de cátodo de iões de sódio deve ter:
(1) baixo custo das matérias-primas, processo de preparação simples, para melhor explorar as vantagens do baixo custo da bateria de iões de sódio.
(2) com eletricidade redox, o que contribui para melhorar a densidade energética da bateria de iões de sódio.
Ânodo: o carbono duro é o mais adequado, mas o seu custo é mais elevado
Atualmente, as baterias de iões de sódio utilizam mais ânodos de carbono duro e de carbono macio. Como um dos principais componentes da bateria de iões de sódio, o material do ânodo afecta a primeira eficiência coulombiana, o desempenho do multiplicador e as características de resistência do ciclo da bateria. Os materiais anódicos mais investigados para a bateria de iões de sódio são os materiais à base de carbono. Atualmente, os ânodos que podem ser utilizados como bateria de iões de sódio são: carbono duro, carbono macio, grafeno, etc.
Eletrólito e folha de alumínio: O eletrólito utiliza principalmente o solvente éster NaPF6+, o custo da folha de alumínio tem vantagens
Atualmente, o solvente eletrolítico mais utilizado para a bateria de iões de sódio é o eletrólito de éster. Como parte importante da bateria, o eletrólito é a ponte que liga os eléctrodos positivo e negativo no interior da bateria de iões de sódio, que é o principal fator que afecta a segurança da bateria, e desempenha também um papel importante na densidade de energia, ciclo de vida e desempenho multiplicador da bateria. Os principais componentes do eletrólito de éster são: PC, EC, DEC, etc. A estrutura é relativamente estável, resistente à oxidação e de elevada segurança.
Prevê-se que a procura de baterias de iões de sódio seja de 292 GW
■ Baterias de iões de sódio ganham atenção
A revolução energética impulsiona a expansão dos recursos energéticos renováveis e o armazenamento de energia abre oportunidades de desenvolvimento. O armazenamento de energia é uma tecnologia de apoio fundamental para a revolução energética e é urgentemente necessário para garantir o acesso em grande escala às energias renováveis e para melhorar a eficiência, a segurança e a economia dos sistemas eléctricos e dos sistemas energéticos regionais.
Com o elevado preço do ião de lítio, a bateria de iões de sódio tornou-se uma alternativa poderosa. Com a popularização dos veículos eléctricos e das aplicações de armazenamento de energia em grande escala, indústria das pilhas de lítio podem enfrentar o problema da escassez de recursos de lítio. As baterias de iões de sódio tornaram-se um ponto quente para a investigação em tecnologia de armazenamento de energia devido aos seus recursos abundantes, baixo custo, elevada eficiência de conversão de energia, ciclo de vida longo e baixos custos de manutenção.
■ As baterias de iões de sódio podem substituir as baterias de iões de lítio
O armazenamento eletroquímico de energia está a crescer rapidamente, com uma capacidade instalada cumulativa de 297 GW até 2030, representando uma taxa de crescimento anual composta de 58%. Além disso, alguns relatórios prevêem que, em 2025, a instalação cumulativa de armazenamento eletroquímico de energia possa atingir 40 GW e, em 2030, o objetivo do pico de carbono será atingido, e a capacidade instalada anual de nova produção de energia manterá um crescimento médio anual de 100 GW, e a capacidade instalada anual de armazenamento eletroquímico de energia permanecerá entre 12 GW e 15 GW, prevendo-se que, em 2030, a capacidade instalada de armazenamento eletroquímico de energia atinja cerca de 110 GW. Prevê-se que a capacidade instalada de armazenamento eletroquímico de energia atinja 52 GW em 2025 e 297 GW em 2030, com uma taxa de crescimento anual composta de 58%.
Além disso, a bateria de iões de sódio pode ser amplamente utilizada em veículos eléctricos de duas rodas e substituir as baterias de chumbo-ácido. Os actuais veículos eléctricos de duas rodas são afectados pelo elevado preço das baterias de lítio e a produção abrandou. A bateria de iões de sódio, com a vantagem do custo, pode substituir as baterias de lítio, por um lado, e pode ajudar as vendas de veículos eléctricos de duas rodas através do baixo custo, por outro lado.
Prevê-se que a bateria de iões de sódio substitua as baterias de chumbo-ácido. Devido ao preço barato e à elevada estabilidade, a bateria de chumbo-ácido tem sido o principal tipo de bateria utilizado nos veículos eléctricos de duas rodas da China, e a taxa de penetração da bateria de chumbo-ácido atinge 90%. Em comparação com as baterias de lítio, as baterias de chumbo-ácido têm as vantagens do baixo custo, do elevado alcance e da reciclabilidade, mas o peso pesado é também a desvantagem das baterias de chumbo-ácido. No entanto, com a popularidade da bateria de iões de sódio, espera-se que esta substitua a bateria de chumbo-ácido.
As empresas chinesas criaram baterias de iões de sódio - a cadeia industrial formou-se gradualmente
■ CATL: Industrialização de ânodos de baterias de iões de sódio em 2023
CATL é um dos 10 melhores fabricantes de capacidade instalada de baterias lifepo4 na China, lançará a primeira geração de bateria de iões de sódio em 2021: em primeiro lugar, em termos de densidade de energia de uma única célula, a densidade de energia da bateria de iões de sódio da CATL atingiu 160 Wh/kg, que é o nível mais elevado entre todas as baterias de iões de sódio; espera-se que, após inovação contínua, a densidade de energia da segunda geração de bateria de iões de sódio exceda 200 Wh/kg; em segundo lugar, devido à pequena resistência interna da bateria de iões de sódio, a potência da bateria de iões de sódio pode atingir 80% no espaço de 15 minutos de carregamento à temperatura ambiente. Em segundo lugar, devido à baixa resistência interna da bateria de iões de sódio, a potência da bateria de iões de sódio pode atingir 80% após 15 minutos de carregamento à temperatura ambiente; estamos empenhados em promover a industrialização da bateria de iões de sódio em 2023.
■ HUA YANG: Construir um modelo de cadeia industrial completa
HUA YANG começou a fazer o layout da bateria de íon de sódio em 2021 e formou uma cadeia industrial completa. No campo da bateria de iões de sódio, a empresa estabeleceu as linhas de produção de elétrodo positivo e negativo, célula eléctrica, bateria, eletrólito e outros segmentos, formando basicamente toda a cadeia industrial.
Em 2021, a bateria de iões de sódio continuará a desenvolver-se de forma constante: HUA YANG e Zhongkehai Sodium iniciaram a produção experimental da primeira linha de produção de bateria de iões de sódio, que lançou uma base sólida para o desenvolvimento de alta qualidade da indústria de baterias de iões de sódio, e espera-se que expandam conjuntamente a linha de produção de 2.000 toneladas de cátodo e ânodo de bateria de iões de sódio em 2023.
■ ZEC: Vantagem óbvia na tecnologia de cátodo
A ZEC centra-se na investigação e desenvolvimento de materiais catódicos e está a preparar ativamente os materiais catódicos para baterias de iões de sódio, a fim de melhorar a capacidade específica e reduzir a resistência interna, com base na herança de elevada segurança e estabilidade ciclística. A ZEC tem uma vantagem significativa sobre os seus concorrentes chineses no mesmo sector.
A ZEC já enviou cátodo de bateria de iões de sódio e expandiu a sua capacidade de produção em 100.000 toneladas de materiais de cátodo. No final de julho de 2022, a empresa expediu mais de 4 toneladas de cátodo de sódio e enviou amostras aos clientes, totalizando 0,6475 toneladas.
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