De laatste tijd stellen steeds meer klanten ons de vraag of de natrium-ionbatterij in de toekomst de lithiumbatterij zal vervangen. Wat is het belangrijkste verschil tussen de natrium-ionbatterij en de lithiumbatterij? Hierin leggen we het in details uit.
Tijdens de openbare conferentie over natriumionbatterijen van CATL komt het tijdperk van natriumionbatterijen aan. Nu wordt verwacht dat CATL de industrialisatie van natriumionbatterijen zal versnellen en in de toekomst ijzer-lithiumbatterijen gedeeltelijk zal vervangen.
Wat is een natriumionbatterij? Wat zijn de voor- en nadelen ervan en de toekomstige toepassingsmogelijkheden? Ons oordeel is het volgende:
1) Natriumionbatterij is geen nieuwe technologie, er is geen zogenaamde "doorbraak"-innovatie, het is meer een technologische iteratie;
2) Natrium-ionbatterijen hebben duidelijke voor- en nadelen, enorme hulpbronnen en kostenvoordelen, waardoor er goede toepassingsvooruitzichten verwacht worden op het gebied van energieopslag, elektrische tweewielige voertuigen en lagesnelheidsvoertuigen van klasse A00. De lage energiedichtheid maakt het echter moeilijk om autobatterijen met een hoog uithoudingsvermogen te vervangen (tenzij de energiedichtheid van natriumionbatterijen van de volgende generatie hoger kan zijn dan 200 Wh/kg);
3) Gezien het feit dat de natriumreserves overvloediger zijn dan lithium, moeten bedrijven de nodige aandacht besteden aan het strategische belang van natriumbatterijen als technische reserve om de energiezekerheid te garanderen.
1. Wat is een natriumionbatterij?
Het onderzoek naar natriumionbatterijen gaat terug tot de jaren zeventig. In de afgelopen tien jaar heeft gerelateerd onderzoek tot een uitbarsting geleid en is de industrie begonnen met de ontwikkeling ervan. Net als bij het werkingsprincipe van de schommelstoel met lithium-ionbatterij, vertrouwt de natrium-ionbatterij op de beweging van natriumionen tussen de positieve en negatieve elektroden om te werken.
Het grootste verschil tussen natriumionbatterijen en lithiumbatterijen is het kathodemateriaal:
1) De natriumionbatterij gebruikt het NaCuFeMnO/zachte koolstofsysteem versus het lithiumijzerfosfaat/grafietsysteem;
2) Selecteer op koolstof gebaseerde materialen, overgangsmetaaloxiden, legeringsmaterialen, enz. voor de negatieve elektrode;
3) Kies natriumzout zoals natriumhexafluorfosfaat versus lithiumbatterij als elektrolyt;
4) De anodestroomcollector is aluminiumfolie versus lithiumkoperfolie.
Op het gebied van productie- en productieapparatuur zijn natriumionbatterijen en lithiumbatterijen zeer compatibel.
Wat is de ontwikkeling van natrium-ionbatterijen?
Sinds 2021 begint de sterke groei van de wereldwijde vraag naar batterijen te maken te krijgen met het probleem van de beperkingen van de lithiumvoorraden. Windgegevens: vanaf 20/07/2020 is de prijs van lithiumcarbonaat dit jaar met 66% gestegen, en die van lithiumhydroxide met 96%.
Vergeleken met lithiumbronnen zijn natriumbronnen rijk aan reserves en wijd verspreid, zodat natriumbatterijen een groter kostenvoordeel zullen hebben na grootschalig commercieel gebruik.
2. Vergelijk de voor- en nadelen van lithiumbatterijen en ontwikkel natrium-ionbatterijen
Vergeleken met lithiumbatterijen hebben natriumionbatterijen de volgende voordelen:
1) Overvloedige hulpbronnen, de overvloed aan natriumionenkorst van de belangrijkste ladingsdrager van natriumionbatterijen bedraagt ongeveer 2,36%, wat veel hoger is dan 0,002% van lithiumion;
2) De kosten zijn lager. De kathodemateriaalkosten van natriumionbatterijen (NaCuFeMnO/zacht koolstofsysteem) bedragen slechts 40% van de kathodemateriaalkosten van lithiumionbatterijen (lithiumijzerfosfaat/grafietsysteem);
3) Veiliger, de natriumionbatterij heeft relatief stabiele elektrochemische prestaties.
Nadelen van lithiumbatterij en natriumionbatterij:
1) De energiedichtheid is laag. De huidige energiedichtheid van natrium-ionbatterijcellen bedraagt slechts 120 Wh/kg, wat aanzienlijk lager is dan de 180 Wh/kg van lithiumijzerfosfaatbatterijen en de ternaire 240 Wh/kg.
2) De levensduur van de cyclus is relatief kort. De huidige cyclustijden van natriumionbatterijen bedragen maximaal ongeveer 1500 keer, wat aanzienlijk lager is dan 6000 keer van lithiumijzerfosfaatbatterijen en 3000 keer van NMC-batterijen.
3) De industriële keten is nog steeds onvolmaakt. Omdat er nog geen technische apparatuur en ondersteunende faciliteiten voor de toeleveringsketen zijn gevormd, zijn de huidige productiekosten hoger dan die van lithiumbatterijen.
3. Natrium-ionbatterijen hebben tientallen miljarden marktruimte
Uit de bovenstaande analyse zal blijken dat natriumionbatterijen zeer duidelijke voor- en nadelen hebben.
Dankzij de enorme middelen en kostenvoordelen wordt verwacht dat het brede toepassingsmogelijkheden zal hebben op het gebied van energieopslag, elektrische tweewielige voertuigen en auto's uit de A00-klasse. De lage energiedichtheid heeft echter geleid tot een lage mate van aanpassing aan de duurzaamheidseisen van nieuwe energievoertuigen op de lange termijn.
CITIC Securities is van mening dat natriumionbatterijen vanwege de kostenvoordelen naar verwachting zullen worden gecommercialiseerd in energieopslag, bouwmachines, communicatiebasisstations, tweewielige voertuigen en andere scenario's met lagere eisen aan de energiedichtheid. Technologie vormt een zekere aanvulling.
Everbright Securities is van mening dat natrium-ionbatterijen goede toepassingsmogelijkheden hebben op het gebied van energieopslag, elektrische tweewielers en auto's uit de A00-klasse. Er wordt geschat dat in 2025 de binnenlandse vraag naar energieopslag 48 GWh bedraagt, tweewielers 41 GWh, en auto's uit de A00-klasse 34 GWh. Momenteel wordt in deze drie scenario’s vooral gebruik gemaakt van lithium-ijzerfosfaatbatterijen. Als de industrialisatie van natriumionbatterijen soepel verloopt, zullen ijzer-lithiumbatterijen vervangen worden.
Nu voeren steeds meer bedrijven het onderzoek en de commercialisering van natriumionbatterijen uit. VTC Power zet ook de stap achterna en investeert miljarden RMB in de natriumionbatterij voor de toekomstige markt.
VTC Power Co.,LTD, Natriumionbatterij, lithiumbatterij, lithiumionbatterij, lifepo4-batterij, energieopslagbatterij, EV-batterij
