Después de treinta años de paciencia, las baterías de iones de sodio finalmente se utilizarán como neumáticos de repuesto.

Escrito por Tu Yanping

Editor por Zhang Nan

Diseñado por Shi Yuchao

“El cloruro de sodio contiene una cantidad considerable de cloruro de sodio. en agua de mar. El peso de la misma. Lo que extraje del agua de mar es sodio, que se puede utilizar para generar electricidad.

"¿Puede el sodio hacerlo?"

"Sí, señor. ...Las baterías de sodio tienen mucha energía, y su potencia eléctrica es varias veces más fuerte que la de las baterías de zinc."

Esta es la novela "La conversación entre el Capitán Nemo y el Profesor Aronnax en "Veinte mil leguas de viaje submarino". Esta novela, nacida en 1870, ya ha escrito sobre la imaginación de la humanidad sobre las baterías de sodio.

En realidad, la aparición de las baterías de iones de sodio se retrasó casi cien años.

En 1976, Whittingham descubrió que el disulfuro de titanio (TiS2) puede intercalar y extraer iones de litio (Li+) y produjo una batería Li||TiS2. El ion sodio (Na+) en TiS2 fue un mecanismo de desintercalación reversible. también descubierto.

En 1980, Armand propuso el concepto de "Mecedora Batería". Los iones de litio son como una mecedora. Los dos extremos de la mecedora son los polos de la batería y los iones de litio se mueven hacia adelante y hacia atrás en ambos extremos de la mecedora. Las baterías de iones de sodio tienen el mismo principio que las de iones de litio y ambas se denominan baterías de mecedora.

Los principios son los mismos y aparecieron casi al mismo tiempo, pero el destino de las dos baterías hermanas de iones de sodio y de iones de litio es completamente diferente.

En la década de 1980, Delmas y Goodenough descubrieron que el material de óxido en capas NaMeO2 podía usarse como material catódico para baterías de iones de sodio. (Goodenough y Whittingham mencionados anteriormente ganaron el Premio Nobel de Química de 2019). En 1988, Fouletier estudió las propiedades de almacenamiento de sodio del carbono blando y el grafito e inició una investigación sobre materiales de electrodos de carbono negativo para baterías de iones de sodio.

En 1990, la compañía japonesa Sony logró un gran avance en la comercialización de baterías de iones de litio basadas en ánodos de grafito y las lanzó al mercado en mayo del año siguiente. Desde entonces, las baterías de iones de litio han marcado el comienzo de su propia era, mientras que las baterías de iones de sodio han caído en un largo silencio.

Hasta el año 2000, Stevens y Dahn descubrieron que los materiales de carbono duro tienen excelentes propiedades de desintercalación de iones de sodio, y la investigación sobre materiales de electrodos negativos para baterías de iones de sodio dio un giro importante.

En 2015, nació la primera batería cilíndrica de iones de sodio 18650 del mundo, desarrollada por RS2E de Francia. La densidad de energía de la celda alcanzó los 90 Wh/kg y el ciclo de vida superó las 2000 veces.

Desde entonces, empresas como la francesa Tiamat, la británica Farradion, la estadounidense Natron Energy y la china Zhongke Hainan han producido sus propios resultados de investigación en el campo de las baterías de iones de sodio.

En junio de 2021, el primer sistema de almacenamiento de energía con batería de iones de sodio de 1 MWh del mundo lanzado por Zhongke Haina se puso oficialmente en funcionamiento en Taiyuan, Shanxi.

Fuente de la imagen: Zhongke Haina

En julio del mismo año, CATL, líder mundial en baterías eléctricas, lanzó oficialmente baterías de iones de sodio y dejó claro que había lanzado una diseño de industrialización para 2023. Básicamente se formará una cadena industrial.

En aquel momento, los vehículos de nueva energía sufrían el alto precio del carbonato de litio y las baterías de iones de sodio ofrecían a la industria una alternativa cercana.

Aunque la comercialización llega casi 30 años después que la de las baterías de iones de litio, las de iones de sodio todavía han esperado su momento. Aunque es tarde, no es demasiado tarde para llegar.

Cubriendo múltiples escenarios de aplicación

En términos de reservas de recursos, hay mucho más sodio que litio en la Tierra. Los recursos de sodio son muy abundantes, con una abundancia en la corteza terrestre del 2,75%, ocupando el sexto lugar; la abundancia de litio en la corteza terrestre es sólo del 0,0065%, ocupando el puesto 27.

Además, el sodio se distribuye por todo el mundo, mientras que el 75% de los recursos de litio se concentran en América. Por tanto, la cadena de suministro de sodio también es más segura en comparación.

Debido a la abundancia de recursos, el precio del sodio también es muy asequible, 2 yuanes/kg. El precio del litio es de 150 yuanes/kg. El coste del material de las baterías de iones de sodio es entre un 30% y un 40% menor que el de las baterías de iones de litio.

Fuente de la imagen: sitio web oficial de Zhongke Haina

En términos de materiales catódicos, las baterías de iones de sodio tienen principalmente tres rutas: óxidos en capas, compuestos polianiónicos y compuestos prusianos de electrodos negativos; De los materiales, son principalmente materiales a base de carbono, como el carbono duro y el carbono blando.

El 29 de julio de 2021, CATL lanzó una batería de iones de sodio. El material del electrodo positivo utiliza material blanco de Prusia con una alta capacidad de gramos, y el material del electrodo negativo utiliza un material de carbono duro con una estructura de poros única. . Basándose en avances en sistemas materiales, la densidad de energía de una sola celda de la batería de iones de sodio de primera generación de CATL alcanzó los 160 Wh/kg.

En diciembre de 2022, Yiwei Lithium Energy lanzó un gran producto de batería cilíndrica de iones de sodio. El electrodo positivo utiliza óxido en capas y el electrodo negativo utiliza carbón duro. La densidad de energía es de 135 Wh/kg y el número de ciclos. alcanza 2.500 veces.

Honeycomb Energy planea completar el diseño y finalización del producto de batería de iones de sodio de segunda generación en el primer trimestre de 2023, con una densidad energética de 135 Wh/kg, y planea completar el desarrollo de 160 Wh. /kg de batería de iones de sodio en el cuarto trimestre.

Debido a que la densidad de energía está entre las baterías de plomo-ácido y las baterías de iones de litio, las baterías de iones de sodio se utilizarán principalmente en vehículos eléctricos de dos ruedas, vehículos eléctricos de tres ruedas, vehículos eléctricos de baja velocidad, campo de almacenamiento de energía y vehículos de nueva energía, etc.

Zhongkehaina está a la vanguardia en sus intentos de comercializar baterías de iones de sodio. En 2018, se presentó el primer vehículo eléctrico de baja velocidad con batería de iones de sodio. En 2019, se presentó la primera batería de iones de sodio. Se inauguró una central eléctrica de almacenamiento en 2021, en el mundo Se puso en funcionamiento con éxito un sistema de almacenamiento de energía con batería de iones de sodio de 1 MWh.

En 2021, Sodium Innovation Energy lanzó por primera vez el primer sistema energético integral de producción de hidrógeno que reforma la batería de iones de sodio y metanol del mundo, y luego lanzó conjuntamente el primer vehículo eléctrico de dos ruedas impulsado por batería de iones de sodio del mundo con Coche Emma Technology.

El "Libro blanco sobre el desarrollo de la industria de baterías de iones de sodio de China (2023)" publicado por EVTank y el Instituto de Investigación Económica Ivey propone que las principales áreas de envío de baterías de iones de sodio antes de 2025 se concentrarán en Los vehículos de dos ruedas representan poca potencia y su aplicación en el campo del almacenamiento de energía aumentará gradualmente después de 2025, y las baterías de iones de sodio para el almacenamiento de energía se convertirán en el escenario de aplicación más importante en 2026.

De acuerdo con los "Veinticinco requisitos clave para prevenir accidentes en la producción de energía eléctrica (edición 2022) (borrador para comentarios)" emitidos por la Administración Nacional de Energía en junio de 2022, en términos de prevención de accidentes por incendio en electroquímicos. Centrales eléctricas de almacenamiento de energía Existen regulaciones claras que establecen que "las centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica de mediana y gran escala no pueden usar baterías ternarias de litio y baterías de sodio-azufre, y no es apropiado usar baterías de energía de utilización escalonada".

Esta dirección es muy clara, lo que objetivamente beneficia la aplicación de baterías de iones de sodio en el campo del almacenamiento de energía.

En el caso de los turismos, las baterías de iones de sodio generalmente sólo pueden satisfacer las necesidades de los modelos con una autonomía inferior a 400 kilómetros. Sin embargo, la solución de batería AB anunciada oficialmente por CATL puede satisfacer las necesidades de modelos con una autonomía de 500 kilómetros gracias a las ventajas complementarias de los híbridos de litio y sodio, y "se espera que cubra alrededor del 65% del mercado de turismos eléctricos puros".

Entrando en un período crítico para la producción en masa

En 2022, Zhongke Haina construirá cátodos y material catódico a nivel de kilotones y líneas de producción de celdas de batería de 1 GWh para baterías de iones de sodio en Taiyuan, Shanxi. y Fuyang, Anhui respectivamente, tomaron la iniciativa de iniciar el camino hacia la industrialización.

Cabe mencionar que en marzo de 2022, Huawei suscribió aproximadamente 4,13 millones de yuanes a través de su plataforma Hubble Investment para comprar casi el 13,3% de las acciones de Zhongke Hainan, convirtiéndose en su tercer mayor accionista.

A medida que nos adentramos en 2023, cada vez más empresas de baterías de iones de sodio han anunciado su progreso en la industrialización.

Fuente de la imagen: Sihao New Energy

El 23 de febrero, se presentó públicamente el primer prototipo de batería de iones de sodio de la industria construido conjuntamente por Sihao New Energy y Zhongke Haina. El automóvil probado es Sihao. EX10 Huaxianzi. Este modelo eléctrico de sodio tiene una autonomía de crucero de 252 km, una capacidad de batería de 25 kWh, una densidad de energía de celda de 140 Wh/kg, una densidad de energía del sistema de 120 Wh/kg y un tiempo de carga rápido (SOC 10%-80%). de 20 minutos.

Li Shujun, director general de Zhongke Haina, reveló en una entrevista con los medios: "Con la expansión de la escala de industrialización de las baterías de sodio, en comparación con las baterías de fosfato de hierro y litio, la industria en general cree que habrá Por supuesto, estos datos también están relacionados con el precio del carbonato de litio, que puede tener una ventaja de costos de aproximadamente el 10%.

”

El 1 de marzo, Funeng Technology anunció que recibió una carta de nombramiento para baterías de sodio EV3 de Jiangxi Jiangling Group New Energy Vehicle Co., Ltd. y que le suministrará conjuntos de baterías de iones de sodio. Se espera que se lance en la segunda mitad de 2023. La producción y carga en masa se lograrán en el trimestre.

En la conferencia telefónica del informe anual del 9 de marzo, Ningde Times declaró que el sodio de la compañía. Se espera que la batería de iones de litio se industrialice en 2023, y la escala específica depende del progreso del proyecto del cliente. En comparación con las baterías de iones de litio, las baterías de iones de sodio de la compañía "tienen ventajas de costos obvias ahora y tendrán más ventajas cuando se suministren". La cadena madura".

El 10 de marzo, Polyfluoride está invirtiendo. Según Interactive Platform, los productos de baterías de iones de sodio de la compañía se están sometiendo a pruebas en vehículos en muchos fabricantes de automóviles. A finales de 2023, Se espera que la capacidad de producción anual de la base de Duofuo en Henan alcance 1 GWh. Además de su propia producción de baterías de iones de sodio, Duofuo ya ha producido 1.000 toneladas de hexafluorofosfato de sodio y lo suministra en lotes. p>

En términos de producción y fabricación, el proceso de producción de las baterías de iones de sodio es básicamente similar al de las baterías de iones de litio, y las baterías de iones de litio tradicionales se pueden depurar. La línea de producción ha completado rápidamente la capacidad de producción. diseño de las baterías de iones de sodio.

Mo Ke dijo a Automotive Business Review que no hay problemas técnicos importantes con la industrialización de las baterías de iones de sodio, y que habrá algunos problemas específicos durante la producción en masa. Además, también es necesario analizar el proceso de verificación de las baterías de iones de sodio para productos de aplicaciones posteriores (como bicicletas eléctricas, vehículos de pasajeros de nueva energía, etc.). durante el proceso de verificación.

La caída de los precios del litio tendrá un impacto en las baterías de iones de sodio

Las baterías de iones de sodio se han incluido en múltiples documentos gubernamentales y se recomienda enérgicamente que se incluyan. desarrollado como una nueva ruta de baterías.

Enero de 2023. , el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información y otros seis departamentos emitieron las "Opiniones orientativas sobre la promoción del desarrollo de la industria de la electrónica energética", que establecían claramente que Debería acelerar el desarrollo de nuevas baterías, como las de iones de sodio, y "centrarse en el bajo costo y la alta seguridad de las baterías, y fortalecer los materiales de los electrodos positivos y negativos, como los materiales de los electrodos negativos de carbono duro. Investigación sobre materiales principales como los electrolitos". y materiales auxiliares relacionados, desarrollar tecnología eficiente de integración de sistemas modulares y acelerar los avances tecnológicos y la aplicación a gran escala de baterías de iones de sodio. "

En julio de 2022, se publicó oficialmente el primer lote de estándares de la industria de iones de sodio de mi país, "Terminología y vocabulario de baterías de iones de sodio" y "Símbolos y nombres de baterías de iones de sodio". Las unidades de redacción incluyen Zhongke Hainan y CATL, BYD y otras unidades. Esta medida promoverá aún más la estandarización de la industria de iones de sodio.

EVTank estima que el volumen real de envío de baterías de iones de sodio alcanzará los 347 GWh en 2030. el área de aplicación más grande será el almacenamiento de energía.

EVTank también señaló que el factor más sensible que afecta la aplicación a gran escala de las baterías de iones de sodio es la comparación de costos entre las baterías de iones de sodio y las baterías de iones de litio. y baterías de plomo-ácido Según sus cálculos, el costo de las baterías de iones de sodio es actualmente alto, aproximadamente 0,84 yuanes por Wh, más alto que el de las baterías de fosfato de hierro y litio y las baterías de plomo-ácido, y la ventaja de costos aún no se ha obtenido. se refleja plenamente

Según datos de instituciones nacionales, el precio del carbonato de litio continúa bajando 3. El 15 de marzo, el precio de referencia del carbonato de litio para baterías era de 359.000 yuanes por tonelada, un 12% menos. desde 408.000 yuanes/tonelada a principios de este mes, e incluso por debajo del precio máximo de 609.000 yuanes/tonelada en noviembre del año pasado

Fuente de la imagen: Business Society