EN
Keďže svet sa posúva smerom k obnoviteľným zdrojom energie, potreba riešení na ukladanie energie dosiahla novú úroveň priority. Vývoj sodíkových iónových batérií má potenciál zmeniť túto krajinu systémov na ukladanie energie. Tento blog vysvetľuje, prečo si sodíkové iónové batérie získavajú popularitu, aké majú výhody oproti lítiovej železnej batérii a akú úlohu budú zohrávať v budúcnosti ukladania energie.
Prípad pre Sódium: Hojnosť a Dostupnosť
Voči LIB-om sú baterie sodíkových iónov (SIB) rovnako efektívne, prípadne viac, keďže sodík je lacnejší a vo väčšom množstve dostupný v porovnaní s lítiom. Elektrické vozidlá a obnoviteľné zdroje energie podporujú globálnu poptávku, čo spôsobuje nutnosť alternatívnych batériových technológií. Sodík, najmä šiesty najrozšírenejší prvok na Zemi, nevyvoláva žiadne obavy, pretože sa dá ľahko získať zo solných jazier, morskéj vody alebo dokonca určitých minerálov. Táto jednoduchosť získavania sa priamo premietne do nižších nákladov na výrobu. Sodíkové materiály sú zvyčajne o 30–50 % lacnejšie ako lítniové, čo pomáha rozširovať infraštruktúru na ukladanie energie. Keďže baterie sodíkových iónov môžu používať sodíkové ióny ako nosiče náboja, sú ekologicky šetrnejšie a môžu tak znížiť tlak na lítniové zdroje viazané na niektoré krajiny so slabou dodávkovou sieťou.
Environmentálne výhody: Greener Energy Path
Zníženie environmentálneho dopadu je jednou z výhod sodíkových iónových batérií. Ťažba lítia, napríklad, je náročná na vodu v oblastiach ako Atacamská poušť v Čile, kde ťažba lítia vyčerpáva zásoby vody a kontaminuje pôdu. Naopak, získavanie sodíka prostredníctvom desalinácie morskej vody alebo ťažby soli je oveľa jednoduchšie a menej invazívne, pričom uvoľňuje menej oxidu uhličitého. Okrem toho výrobný proces sodíkových iónových batérií využíva menej toxických chemikálií, čo znižuje riziko znečistenia počas výroby. V porovnaní s lítium-iontovými batériami majú sodíkové iónové batérie lepšiu termálnu stabilitu, čím sa zníži riziko termálneho úniku a požiarov. To zjednodušuje recykláciu a znižuje environmentálny dopad na konci životnosti. Tieto výhody podporujú použitie sodíkových iónových batérií na umožnenie skladovania energie vo veľkom meradle, pričom podporujú iniciatívy na zníženie uhlíkovej stopy.
Prebory výkonu: Znižovanie medzery voči lítium-iontovým batériám
Vďaka novým vývojom v oblasti materiálových vied sa zužili výkonové rozdiely medzi sodíkovými a lítiovými batériami. Vznikli problémy s energetickou hustotou a životnosťou cyklu spojené s ranými SIB, ale moderné inovácie tieto problémy prekonali. Výskumníci vyvinuli vysokovýkonné katódy, vrátane vrstvených prechodných kovových oxidov a analógov Prussian Blue, ktoré zvyšujú pohyblivosť sodíkových iónov a zvyšujú energetickú hustotu na 160 až 200 Wh/kg, čo je dostatočné na mnohé stacionárne úlohy ukladania. Anódy tvrdého uhlíka, ktoré sú buď z biomasových, alebo syntetických zdrojov, umožňujú stabilnú interkaláciu sodíkových iónov, čo je dôvod, prečo sa životnosť pri cyklickom nabíjaní a vybíjaní zvýšila na viac než 3000 cyklov za laboratórnych podmienok. Tieto vylepšenia umožňujú použitie SIB vo viacerých aplikáciách, vrátane integrovaných systémov ukladania energie v domácnostiach a spoľahlivého zálohovacieho napájania pre komerčné budovy. Okrem toho SIB majú vynikajúce vlastnosti pri extrémnych teplotách, od -20°C po 60°C bez straty funkčnosti. To ich činí užitočnými v širokom spektre klimatických podmienok, od polárnych až po púšťové oblasti.
Technológia sodíkových iónových batérií: Súťaž o komercializáciu
V oblasti technológie sodíkových iónových batérií (SIB) už niekoľko výrobcov a výskumných centier pracuje na dosiahnutí jej komerčnej životaschopnosti. Čínske spoločnosti, najmä CATL a BYD, plánujú zahájiť sériovú výrobu SIB do roku 2025 pre použitie v systémoch na ukladanie energie a cenovo dostupných elektrických vozidlách. Startupy v Európe, ako napríklad Tiamat Energy, sa sústreďujú na veľké energetické siete a spolupracujú s energetickými spoločnosťami na využití sodíkových iónových batérií v projektov s obnoviteľnými zdrojmi energie. Tieto úsilie vyplývajú z faktu, že sodíkové iónové batérie je jednoduchšie zväčšovať ako batérie na báze lítia. Energetické spoločnosti majú o využití SIB pre ukladanie energie v elektrizačných sieťach zvláštny záujem, keďže tieto batérie sú potrebné na vyrovnávanie občas dostupnej solárnej a vietornej energie. V odľahlých regiónoch SIB zvyšujú prístup k energiám a udržateľnosť, pretože ich možno získať lokálne namiesto dovážania ako pri batériách na báze lítia. Budúcnosť: Rastúce smerom k udržateľnému výhľadu
Budúce vývojové kroky na sódno-iontových batériách závisia od ďalšieho výskumu a lepších politík, ktoré ich podporujú. V Spojených štátoch sa cez Ministerstvo energetiky uskutočnila výstavba novej batérie a v Európe sa uskutočnila iniciatíva sódno-iontových batérií, ktoré financujú projekty zamerané na ďalšie zlepšenie výkonu a nákladov SIB. Odborníci odhadujú, že sódno-iontové batérie do roku 2030 získajú 20-30 % trhu so stacionárnymi systémami ukladania energie a cena bude okolo 50 dolárov za kWh, čo je vysoko konkurencieschopné voči lítium-iontovým batériám. Optimalizácia výrobných procesov a zabezpečenie stabilného dodávania sódne vysokých čistôt je stále otázne a nedosiahnuteľné. Ale jedna vec je neodôvodniteľná – za SIBs stojí veľký moment. So stále sa zvyšujúcim výstupom obnoviteľnej energie bude existovať urgentná potreba lacných a udržateľných riešení na ukladanie a sódno-iontové batérie sú schopné tieto požiadavky spĺňať. Ich primárne využitie v stacionárnych systémoch ukladania energie dopĺňa existujúce lítium-iontové batérie v elektromobiloch a umožňuje vyvážený posun smerom k diverzifikovanejšiemu ekosystému batérií.
Zhrnutie: Batéria so sodíkovým iónom sa stala revolučným inováciou v oblasti technológie ukladania energie. Sú lacnejšie, jednoduchšie na výrobu a viac použiteľné ako ich litium-iontové náprotivky. Ich rastúca účinnosť a nižšia hodnota dolára na použitie prinášajú ďalšiu výhodu pre ich široké prijatie. Keďže tieto batérie prechádzajú ďalším doladením a stávajú sa bežnejšími, výrazne prispedia k našim snahám o poskytovanie nízko-nákladovej a spoľahlivej zelenej energie pre budúcnosť.