Bekanntlich sind Lithium-Ionen-Batterien seit jeher eine sehr beliebte Form der umweltfreundlichen Energiegewinnung, während Natrium-Ionen-Batterien potenzielle Energiequellen sind, die in der Öffentlichkeit ein Comeback erleben. Welche Gemeinsamkeiten oder Unterschiede gibt es zwischen ihnen? Seien Sie neugierig und lassen Sie uns das gemeinsam herausfinden.
Inhalt
Was ist ein Lithium-Ionen-Akku?
Vielleicht haben Sie es noch nicht bemerkt, aber Lithium-Ionen-Batterien sind seit langem ein fester Bestandteil unseres täglichen Lebens. Sie sind eine gängige Art von wiederaufladbaren Batterien, die in erster Linie durch die Bewegung von Lithiumionen in ihnen Strom erzeugen. Die Forschung an Lithium-Ionen-Batterien lässt sich bis in die 1960er Jahre zurückverfolgen.
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Vorteile der Lithium-Ionen-Batterie
Lange Zyklusdauer
Lithium-Ionen-Batterien haben eine Lebensdauer von 3.000 bis 8.000 Zyklen, wobei einige Hersteller sogar eine Nutzungsdauer von rund 15 Jahren erreichen können.
Hohe Energiedichte
Lithiumbatterien haben einen erheblichen Vorteil in Bezug auf die Energiedichte, so dass sie ein kleines Volumen und ein geringes Gewicht haben.
Kein Memory-Effekt
Lithium-Ionen-Batterien leiden nicht unter dem Memory-Effekt. Wenn Sie sie verwenden, müssen Sie sie daher nicht vollständig entladen, bevor Sie sie wieder aufladen.
Umweltschonend
Lithium-Ionen-Batterien enthalten keine giftigen Schwermetalle und verursachen keine Umweltverschmutzung.
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Benachteiligungen der Lithium-Ionen-Batterie
Kostenfragen
Lithiumressourcen sind nicht im Überfluss vorhanden, und 70% des Lithiums befindet sich in Südamerika. Mit dem Anstieg der Rohstoffpreise müssen auch die Produktionskosten von Lithiumbatterien innerhalb eines angemessenen Rahmens streng kontrolliert werden.
Sicherheitsprobleme
Lithium-Ionen-Batterien müssen mit einem BMS (Batteriemanagementsystem) ausgestattet sein, da sie sehr empfindlich auf Überladung, Überentladung und hohe Temperaturen reagieren, was leicht zu Schäden führen kann.
Betriebstemperaturbereich
Lithium-Ionen-Batterien können unter extremen Klimabedingungen nur schwer ihre normale Leistung erbringen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Batterien in kalten Regionen eingesetzt werden, wo ihre Leistung leicht beeinträchtigt werden kann.
Anmeldung
Lithium-Ionen-Batterien spielen eine wichtige Rolle bei EnergiespeichersystemeElektrofahrzeuge, medizinische Geräte, Notstromversorgungen und mobile Geräte.
Was ist eine Natrium-Ionen-Batterie?
Natrium-Ionen-Batterien sind wiederaufladbare Batterien, die sich durch die Bewegung von Natrium-Ionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode auf- und entladen. Dies ist dem Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-Batterien sehr ähnlich. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Lithium-Ressourcen und der steigenden Preise für Lithium erlangten Natrium-Ionen-Batterien Anfang der 2010er Jahre wieder das Interesse der Forscher. Nach jahrelanger Forschung hat sich die Leistung von Natrium-Ionen-Batterien deutlich verbessert, aber sie befinden sich immer noch in einer rasanten Entwicklung. Es ist noch ein weiter Weg, bis Natrium-Ionen-Batterien in industriellem Maßstab hergestellt werden können.
Natriumbatterie Ressource
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Vorteile der Natrium-Ionen-Batterie
Gute Sicherheitsleistung
Nach strengen Tests durch Forscher ist die Sicherheitsleistung von Natrium-Ionen-Batterien sogar höher als die von Lithium-Ionen-Batterien, und sie können weder Feuer fangen noch leicht explodieren.
Gute Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen
Natrium-Ionen-Batterien haben einen größeren Betriebstemperaturbereich. Sie können sich bei -40℃ weiter entladen und behalten 90% ihrer Kapazität bei -20℃. Dies ist ein sehr guter Wert.
Rohstoffe im Überfluss
Der Gehalt an Natriumressourcen in der Erdkruste beträgt 2,75% und erstreckt sich über die ganze Welt. Dies wird einen seltenen Schub für die spätere groß angelegte Förderung von Natriumbatterien bedeuten.
Kostenvorteil
Die reichlich vorhandenen Natriumressourcen senken die Rohstoffkosten von Natriumbatterien bis zu einem gewissen Grad. Und für die positiven und negativen Flüssigkeiten von Natrium-Ionen-Batterien wird billigere Aluminiumfolie verwendet. Die Kombination dieser beiden Faktoren kann die Materialkosten von Natriumbatterien um 30%-40% senken.
Umweltschonend
Natriumbatterien sind ebenso wie Lithiumbatterien umweltfreundlich und haben nur geringe Auswirkungen auf die Umwelt.
Nachteils der Natrium-Ionen-Batterie
Niedrige Energiedichte
Die Energiedichte von Natriumbatterien liegt bei 110-160Wh/L und damit etwas niedriger als die von Lithium-Ionen-Batterien. Es besteht noch erheblicher Spielraum für Verbesserungen.
Kurze Zyklusdauer
Die Lebensdauer von Natrium-Ionen-Batterien beträgt etwa 2000 Zyklen. Das ist zwar viel mehr als bei Blei-Säure-Batterien, aber es wird einige Zeit dauern, bis sie zu den Lithium-Ionen-Batterien aufschließen.
Anmeldung
Natriumbatterien sind noch nicht vollständig kommerzialisiert und werden hauptsächlich in kostensensiblen Bereichen wie Elektrofahrzeugen mit geringer Geschwindigkeit und der Energiespeicherung im Netz eingesetzt.
Natrium-Ionen-Batterie Anwendung
Natrium-Ionen-Batterie vs. Lithium-Ionen-Batterie
Die Vor- und Nachteile sowie die Anwendungsszenarien der beiden Batterien wurden bereits erläutert. Lassen Sie uns nun einen intuitiveren Vergleich anstellen.
Natrium-Ionen-Batterie VS. Lithium-Ionen-Akku
Spannung
Natrium-Ionen-Akku: Spannungsbereich 2,8~3,5V.
Lithium-Ionen-Akku: Spannungsbereich 3,0~4,5V.
Die Energiedichte
Natrium-Ionen-Batterien liegen zwischen 100 und 150 Wh/kg.
Lithium-Ionen-Batterien liegen zwischen 150 und 250 Wh/kg.
Obwohl die Energiedichte von Natrium-Ionen-Batterien etwas geringer ist, wird erwartet, dass sie innerhalb der nächsten zwei Jahre mit dem technologischen Fortschritt zu den Lithium-Ionen-Batterien aufschließen werden.
Zyklus Leben
Natrium-Ionen-Akku: etwa 2000 Mal.
Lithium-Ionen-Akku: 3000 Mal und mehr, sogar bis zu 8000 Mal.
Leistung bei niedrigen Temperaturen
Die Tieftemperaturleistung von Natrium-Ionen-Batterien ist besser als die von Lithium-Ionen-Batterien, und die Entladerate kann selbst bei -20 °C noch über 90% gehalten werden.
Leistung bewerten
Natrium-Ionen-Batterien sind in der Rate Leistung überlegen. Es kann schnell aufladen, erreichen 90% Ladung in 15 Minuten.
Überentladung
Das BMS (Batteriemanagementsystem) von Lithium-Ionen-Batterien kann eine Tiefentladung verhindern, da eine Tiefentladung zu irreversiblen Schäden an der Batterie führen kann.
Natrium-Ionen-Batterien können bis auf 0 V entladen werden, und eine Überentladung hat keine Auswirkungen auf sie.
Kosten
In Natrium-Ionen-Batterien werden keine seltenen Metalle verwendet, und die Rohstoffe sind reichlich vorhanden. Es wird berichtet, dass die Kosten für Natrium-Ionen-Batterien in Zukunft voraussichtlich um mehr als 20% niedriger sein werden als die von Lithium-Batterien.
Sicherheit Leistung
Natrium-Ionen-Batterien haben eine größere Sicherheitsspanne und können Tests wie Überladung, Überentladung, Kurzschluss, Durchschlag und Kompression standhalten, ohne Feuer zu fangen oder zu explodieren.
Anwendungen
Lithium-Ionen-Batterien werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von winzigen tragbaren Geräten bis hin zu großen industriellen Anwendungen.
Natrium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer geringeren Energiedichte und ihres größeren Volumens und Gewichts nicht für den Einsatz in tragbaren mobilen Geräten geeignet. Es wird jedoch erwartet, dass sie zu einer wichtigen Ergänzung im Bereich der Energiespeicherbatterien und im Bereich der Elektrofahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit werden.
Sind Natrium-Ionen-Batterien besser als Lithium-Batterien?
Auf der Grundlage der obigen umfassenden Analyse ist es schwierig, zu entscheiden, welches Produkt besser ist als das andere, da jedes seine eigenen Stärken und Schwächen hat. Wer besser ist, hängt von Ihren Bedürfnissen oder denen des Marktes ab. Wenn Sie zum Beispiel einen niedrigeren Preis benötigen, sind Natrium-Ionen-Batterien billiger. Wenn Sie Energie mit einer längeren Lebensdauer benötigen, dann sind Lithium-Ionen-Batterien sinnvoller.
Werden Natrium-Ionen-Batterien Lithium？ ersetzen?
Ob Natriumbatterien die Lithiumbatterien in Zukunft ersetzen werden, ist noch schwer abzuschätzen. Obwohl Natriumbatterien größere Vorteile in Bezug auf Kosten, Ressourcen und Sicherheit haben, sind weitere Durchbrüche bei der Energiedichte und der Lade-/Entladeleistung erforderlich. Mit der Weiterentwicklung der Technologie werden Natrium-Ionen-Batterien nicht auf bestimmte Bereiche beschränkt sein und ein breiteres Anwendungsspektrum haben. Erst dann könnte man über eine Ablösung diskutieren.
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