1. Natriumionen funktionieren besser bei niedrigen Temperaturen. Können jetzt wirklich 160wh/kg erreicht werden?
Theoretisch kann dies erreicht werden. Es werden jedoch keine Parameter für die Zyklusdauer angegeben. Die derzeitige Zyklenstabilität ist nicht gut. Die auf dem Markt befindlichen Elektrofahrzeuge benötigen 2.000 Zyklen, aber die derzeitige Forschung kann nur 1.000 Zyklen zulassen. 160wh/kg. Es können schnell 80% der Batterie in 15 Minuten geladen werden, was theoretisch kein Problem darstellt. Die Situation bei niedrigen Temperaturen ist besser, da die Zusammensetzung und die Parameter des Materials nicht bekannt sind, also seien Sie misstrauisch. Natriumbatterien sind größer als Lithiumbatterien, ihre dynamische Leistung ist relativ schlecht, und die Bewegung der Natriumionen ist langsamer. Natriumionen werden auch durch niedrige Temperaturen beeinträchtigt. Im Allgemeinen ist die Leistung von Natrium-Ionen bei niedrigen Temperaturen schlechter als die von Lithium-Ionen, aber ich weiß nicht, ob CATL neue Technologien eingeführt hat.

2. Welches sind die wichtigsten Faktoren, die die Zykluslebensdauer beeinflussen? Wie viel Raum für Verbesserungen gibt es beim Indikator für die Zykluslebensdauer, und wann kann man davon ausgehen, dass er die Zykluslebensdauer eines Energiespeichers erfüllen kann?Strukturelle Stabilität der positiven und negativen Elektrodenmaterialien. Die reversible Drag-Interkalation von Natriumionen macht das Kathodenmaterial zu einem kostengünstigen Material, das sich verändern kann. Einige Materialien sind relativ stabil, so dass sie die Zyklusdauer aufrechterhalten können. Die Zirkulation von Natriumionen ist nicht so gut wie bei anderen Materialien, vor allem weil das Volumen zu groß ist, was zu größeren Schäden an der Materialstruktur führt. Die Lebensdauer kann bis zu 1.000 Mal betragen. Aber dieses Problem kann in der Zukunft durch Technologie gelöst werden. Sie kann das Material stabiler machen. In den nächsten 3 bis 5 Jahren kann die Gesamtzahl der Zyklen 3.000 bis 4.000 Mal ohne Probleme erreicht werden.

3. Wenn sowohl die positiven als auch die negativen Elektrodenmaterialien ersetzt werden und Natriumionen das Lithium ersetzen, um wie viel werden die Kosten im Vergleich zu heute sinken?
Gegenwärtig werden Natriumionen noch nicht in Massenproduktion hergestellt. Sie werden hauptsächlich noch in Labors hergestellt, und die Materialkosten sind höher als die des derzeitigen industriellen Lithiums.
Nach der Massenproduktion entspricht der gesamte Produktionsprozess jedoch dem von Lithiumbatterien, und die Gesamtkosten können um etwa 50% gesenkt werden. Die Materialien für die positive und die negative Elektrode sind jedoch noch nicht bestimmt worden, so dass eine Schätzung unmöglich ist. Die negative Elektrode hat einen leichten Vorteil gegenüber Lithium. Der größte Vorteil liegt jedoch bei der positiven Elektrode, da die relative Leistung von Mangan in Bezug auf die Metallionen in der positiven Elektrode stabiler ist. Ein System, das auf Natriummanganoxid basiert und einige Elemente wie Nickel oder Kobalteisen hinzufügt, ist nicht allzu teuer. Lithiumbatterien bestehen jedoch alle aus einem hohen Nickelanteil, der nicht weniger Kobalt und Nickel erfordert, und die Kosten sind viel höher als bei Mangan. Wenn jedoch Lithium-Mangan-Oxid verwendet wird, ist die Leistung schlecht, wenn zu viel Mangan enthalten ist. Aber Mangan kann als eine große Menge an stabilisierendem Element in Natrium verwendet werden, ohne Nickel und Kobalt zu verwenden. Durch die Verwendung von Mangan als Hauptmetallelement in Verbindung mit Natriumcarbonat werden die Produktionskosten nach der Massenproduktion im Vergleich zu den derzeitigen Lithiumbatterien erheblich gesenkt.

4. Gibt es im Vergleich zu den derzeitigen inländischen Lithium-Ionen-Batterieunternehmen aus technischer Sicht Unternehmen, die führend sind?
Unter den etablierten Unternehmen verfügt CATL über ein Team zur Herstellung von Natrium-Ionen-Batterien. Ihr Forschungs- und Entwicklungsteam ist relativ groß, und ihr Konzept ist eher langfristig angelegt. Es gibt bereits Natrium-Ionen-Batterien und es wurden bereits Neuigkeiten veröffentlicht. Daher ist ihre Technologie relativ weit fortgeschritten, und viele Universitäten betreiben jetzt Forschung und Entwicklung. So hat die Chinesische Akademie der Wissenschaften das Unternehmen Zhongke Haina gegründet, das sich auf Natrium-Ionen-Batterien spezialisiert hat. Die Shanghai Jiao Tong University hat das Unternehmen Sodium Innovative Energy in Shaoxing gegründet, das hauptsächlich Energiespeicherbatterien herstellt und ebenfalls ein Start-up-Unternehmen für Natrium-Ionen-Batterien ist. Diese beiden Unternehmen sind auf die Forschung und Entwicklung sowie die Industrie von Natrium-Ionen-Batterien spezialisiert, nicht auf Lithium-Batterien. Das Hauptgeschäft von CATL sind andere Dinge, mit Ausnahme einiger Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu Natrium.
Die derzeitigen Natrium-Ionen-Batterien sind jedoch noch nicht ausgereift. Obwohl CATL erklärte, dass sie im nächsten Jahr in Massenproduktion gehen werden, dürften sich ihre Produkte erst im Laborstadium befinden.

5. Zhongke Haina hat eine Natriumbatterie mit einer Energiedichte von etwa 145 kWh/kg und einer Zykluslebensdauer von mehr als 4.500 Mal entwickelt. Was halten Sie davon?
Die Zyklenlebensdauer hängt von den Bedingungen ab. Im Allgemeinen sind 2.000 Zyklen sehr gut, aber wenn die Ladung und Entladung innerhalb des Bereichs von 80% liegen, kann sie 3.000-4.000 Mal erreicht werden. Die Zyklenlebensdauer hängt von der Ladeschlussspannung ab. Wenn die Ladeschlussspannung um 0,1 Volt ansteigt, sinkt die Lebensdauer beträchtlich. Das Material der positiven Elektrode von Zhongkehaina basiert ebenfalls auf geschichteten Materialien, die auf dem Natrium-Mangan-Sauerstoff-System basieren, das mit Elementen wie Kupfer, Eisen und Kobalt dotiert ist. Die negative Elektrode besteht ebenfalls aus Hartkohle. Der Elektrolyt sollte ebenfalls Natriumhexafluorophosphat sein.

6. Welche spezifischen Maßnahmen hat das Land in der Industriepolitik?
Die nationale Ebene ist sehr unterstützend, aber es gibt noch keine konkreten Maßnahmen. Das staatliche Stromnetz und das Ministerium für Wissenschaft und Technologie haben viele Natriumbatterie-Projekte aufgelegt und Mittel investiert, um wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Unternehmen zu ermutigen, sich zu bewerben. Das State Grid hat in Forschung und Entwicklung für Anwendungen investiert, bei denen die Energiespeicherung schwierig ist, darunter Windkraft- und Solarenergiespeicher und die Nachfrage nach Natriumionen. Derzeit gibt es keine weiteren Projekte, aber die Maßnahmen werden schrittweise eingeführt.

7. Was ist der Unterschied zwischen der Ausrüstung zur Herstellung von Natriumbatterien und Lithiumbatterien?
Die Ausrüstung für die Materialherstellung ist fast dieselbe. Es müssen nur die Rohstoffe ausgetauscht werden. Die ternären Materialien von Lithiumbatterien oder Lithiumkobaltoxid werden durch technische Elektrizität und Festphasenmethoden kontrolliert. Bei den Rohstoffen, die in die Produktionslinie für das Kathodenmaterial eingehen, handelt es sich hauptsächlich um Lithiumcarbonat, Nickeloxid, saures Benzol oder Metallsalze plus Lithiumcarbonat oder Lithiumhydroxid. Die Metallsalze in Natriumbatterien bleiben unverändert, d. h. Lithiumcarbonat oder Lithiumhydroxid werden durch Natriumcarbonat und Natriumhydroxid ersetzt, aber der gesamte Syntheseprozess ist derselbe. Die Hersteller von Kathoden können im Grunde die derzeitigen Produktionsanlagen für Lithiumbatteriekathoden verwenden, müssen aber einige Anpassungen an die spezifischen Produktionsparameter und -bedingungen vornehmen. Aber die Ausrüstung ist im Grunde dieselbe. Auch der Unterschied beim Graphit wird nicht allzu groß sein. Der Elektrolyt ist im Grunde ähnlich, d.h. das gelöste Lithiumhexafluorophosphat wird durch Natriumhexafluorophosphat ersetzt, aber es gibt keinen großen Unterschied zur gesamten Lithiumbatterie-Produktionslinie.

8. Wenn Natriumionen als Festkörperbatterien verwendet werden können, um wie viel kann die Energiedichte erhöht werden? Wird das Preis-/Leistungsverhältnis höher sein?
Natrium-Ionen-Festkörperbatterien haben wenig Vorteile. Zum einen ist ihr technologischer Reifegrad derzeit relativ gering. Das Hauptproblem besteht darin, dass der Festelektrolyt von Natriumbatterien keinen besonders guten festen Zustand aufweist. Außerdem sind Festkörperbatterien noch nicht sehr ausgereift, was ebenfalls eine Barriere darstellt, die Festkörperbatterien erst noch überwinden müssen. Oder man ersetzt den Elektrolyten durch einen festen Elektrolyten. Feste Elektrolyte haben sich jedoch bisher nicht besonders bewährt. Die derzeit am häufigsten verwendeten positiven und negativen Elektrodenmaterialien sind geschichtete Materialien oder Festplattenmaterialien. Das Volumenverhältnis von Natriumionen ist jedoch groß und es ist nicht leicht, in Festkörpern zu wandern. Seine ionische Leitfähigkeit ist in Elektrolyten relativ schlecht. Wenn man also eine Natrium-Festkörperbatterie herstellen will, muss man zunächst ein Material mit einer relativ hohen Ionenbeweglichkeit finden. Es wird 5-10 Jahre dauern, bis ein Produkt mit besserer Leistung entwickelt ist.

9. Wenn ein guter Elektrolyt für Natriumbatterien gefunden wird, um wie viel kann die Energiedichte erhöht werden?
Wenn es nicht gelingt, 200wh/kg zu erreichen, wird die Verbesserung bei Flüssig-Natrium-Ionen-Batterien sehr begrenzt sein. Wenn sie gut gemacht ist, kann sie 150-180wh/kg erreichen.
Der Elektrolyt macht mehr als 20% des Gewichts der Batterie aus. Wenn alles in einen festen Zustand überführt wird und gut gemacht ist, kann es sehr dünn gemacht werden und die gesamte Energiedichte kann optimiert werden. Der Festelektrolyt kann jedoch nicht sehr dünn gemacht werden, da die Gefahr eines Kurzschlusses besteht. Wird er zu dick gemacht, verringert sich die Energiedichte. Die heutigen Natriumbatterien sind noch nicht sehr ausgereift, so dass die Leistung von Festkörperbatterien noch weit unter der von Flüssig-Natrium-Ionen-Batterien liegt. Die Kapazität der positiven und negativen Elektroden kann 90%-100% der Energie im flüssigen Zustand erzeugen, aber nur 60%-70% kann im festen Zustand genutzt werden. Da es sich um eine Ionenwanderung im Festkörper handelt, kann der Elektrolyt in die positiven und negativen Elektroden eindringen, und alle Teilchen der positiven und negativen Elektrodenmaterialien können mit dem Elektrolyt in Kontakt kommen. In einem Festkörper muss jedoch ein Ionenübertragungskanal vorhanden sein. Bei den positiven und negativen Elektroden können die Teilchen jedoch nicht mit den positiven und negativen Elektroden des Elektrolyten in Berührung kommen. Die Auslastung der positiven und negativen Elektroden wird beeinträchtigt, und die Erhöhung der Energiedichte wird ebenfalls reduziert. wird begrenzt sein.

10. Gibt es Pläne zur Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien im Ausland? Wie sind die Fortschritte?
In den Vereinigten Staaten und Europa gibt es inzwischen einige Forschungsprojekte, darunter auch in den Vereinigten Staaten, die ebenfalls einige Forschungs- und Entwicklungsprojekte für Natrium-Ionen-Batterien ins Leben gerufen haben. Der Forschungs- und Entwicklungsfortschritt bei Natrium-Ionen-Batterien in den Vereinigten Staaten liegt jedoch noch hinter dem meines Landes und Südkoreas zurück. China und Südkorea liegen jetzt vor den Vereinigten Staaten und Südkorea. Europäisch.
In den Vereinigten Staaten gibt es mehrere Start-up-Unternehmen, die ebenfalls Natrium-Ionen-Batterien industriell herstellen wollen, aber ihr Umfang und ihre Technologie sind nicht so gut wie die der entsprechenden inländischen Unternehmen. Die südkoreanischen Unternehmen LG, Samsung und SKI schmieden ebenfalls Pläne, und ihre Fortschritte sind ähnlich wie die Chinas.

11. Wenn die Natrium-Ionen-Technologie ausgereift ist, welchen Anteil wird sie an der gesamten installierten Batteriekapazität haben?
Die technischen Vorteile von Natriumionen spiegeln sich in den Massenherstellern wider, aber der Nachteil ist, dass die Energiedichte schwächer ist als die von Lithium-Ionen-Batterien. Ihre Anwendungen konzentrieren sich vor allem auf die Energiespeicherung und auf Elektrowerkzeuge, die keine hohe Energiedichte erfordern, wie Elektrofahrzeuge mit geringer Geschwindigkeit und Elektrobusse. Wenn die Technologie bei Natrium ausgereift ist, kann ihr Marktanteil im Bereich der Energiespeicherung 50% übersteigen. Bei Leistungsbatterien ist es jedoch schwierig für Natrium-Ionen-Batterien, einen relativ hohen Marktanteil von bis zu 20% zu erreichen.

12. Was kann sich schneller und ausgereifter entwickeln: Natrium-Ionen-Batterien oder Brennstoffzellen?
Unter dem Gesichtspunkt der technologischen Reife bin ich optimistischer in Bezug auf Natrium-Ionen-Batterien, da das Verfahren dem der Lithium-Ionen-Batterien sehr ähnlich ist und die Lithium-Ionen-Batterien bereits sehr ausgereift sind, so dass die Förderung der Massenproduktion von Natrium-Ionen-Batterien sehr schnell, in 2-3 Jahren, erfolgen wird. Entsprechende Industrieketten können aufgebaut werden.
Es dauert jedoch noch relativ lange, bis Brennstoffzellen in Serie produziert und eingesetzt werden können. Brennstoffzellen sind das ultimative Ziel, um Energieprobleme zu lösen. Der letzte Punkt ist die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, die sehr sauber ist und eine hohe Energiedichte hat. Der derzeitige Engpass ist jedoch die Speicherung und Freisetzung von Wasserstoff sowie das Problem der Edelmetalle in den Katalysatoren der Brennstoffzellen. Es ist schwierig, die Kosten für Edelmetalle zu senken, und es ist schwierig, alternative dünne Katalysatortechnologien zu finden. Diese beiden technischen Engpässe sind daher kurzfristig nur schwer zu überwinden. Es könnte 3 bis 50 Jahre dauern, bis Brennstoffzellen wirklich ausgereift sind und die Kosten für die Wasserstofferzeugung sinken.

13. Wenn China Natriumionen-Rohstoffe völlig unabhängig bereitstellen kann, muss es dann nicht in großem Umfang Materialien wie Lithium importieren?
Als Rohstoff für Natriumionen verfügt China über ausreichende mineralische Ressourcen.

14. Können Natrium-Ionen- und Lithium-Ionen-Brennstoffzellen nebeneinander bestehen?
Die Chancen sind hoch. Denn jede Technologie hat ihre eigenen Merkmale und Anwendungsszenarien. Lithiumbatterien, Brennstoffzellen und Natriumbatterien haben unterschiedliche Technologien und Zielszenarien, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Koexistenz sehr hoch ist. Auch Blei-Säure-Batterien werden nicht vom Markt verschwinden. Die derzeitige Massenproduktion und Anwendung von Blei-Säure-Batterien nimmt jedes Jahr zu, aber das Wachstum ist nicht so schnell wie das von Lithium-Batterien.

15. Wo wird Blei-Säure jetzt in großem Umfang verwendet?
Energiespeicherkraftwerke und Start-Stopp-Batterien für Kraftstofffahrzeuge, diese beiden Aspekte. Da die Technologie ausgereift ist, leistet sie auch gute Arbeit beim industriellen Recycling, z. B. beim Recycling von Batterien. Obwohl Blei giftig und umweltschädlich ist, kann die Verschmutzung vermieden werden, wenn das Recycling gut durchgeführt wird. Diese Recyclingtechnologie ist ein Vorteil, den die derzeitigen Lithiumbatterien noch nicht haben. Nachdem jedoch eine große Anzahl von Lithiumbatterien aus dem Verkehr gezogen wurde, stellt auch das Batterierecycling ein großes Problem dar.