1. Los iones de sodio funcionan mejor a bajas temperaturas. 2. ¿Puede realmente alcanzar ahora los 160wh/kg?
En teoría se puede conseguir. Pero no se dan parámetros para la duración del ciclo. La estabilidad actual de los ciclos no es buena. Los vehículos eléctricos del mercado necesitan 2.000 ciclos, pero la investigación actual sólo permite 1.000 ciclos. 160wh/kg. Puede cargar rápidamente 80% de la batería en 15 minutos, lo que teóricamente no es ningún problema. La situación de baja temperatura es mejor porque no hay composición y los parámetros del material, así que desconfía. Las baterías de sodio son más grandes que las baterías de litio, su rendimiento dinámico es relativamente pobre, y el movimiento de los iones de sodio será más lento. Los iones de sodio también se ven afectados por las bajas temperaturas. En general, el rendimiento a bajas temperaturas de los iones de sodio es peor que el del litio, pero no sé si CATL ha adoptado nuevas tecnologías.

2. ¿Cuáles son los principales factores que afectan a la vida útil? 3. ¿Cuánto margen de mejora hay en el indicador de la vida útil del ciclo y cuándo se puede estimar que podrá cumplir la vida útil del ciclo de una batería de almacenamiento de energía? 4. Estabilidad estructural de los materiales de los electrodos positivo y negativo. El arrastre-intercalación reversible de los iones de sodio hace que el material del cátodo sea un material económico que puede cambiar. Algunos materiales son relativamente estables, por lo que pueden mantener la vida del ciclo. La circulación de iones de sodio no es tan buena como la de otros, principalmente porque el volumen es demasiado grande, lo que provoca mayores daños en la estructura del material. En cuanto a la vida útil, puede llegar a 1.000 veces. Pero este problema puede ser resuelto a través de la tecnología en el futuro. Puede hacer que el material sea más estable. En los próximos 3-5 años, el número total de ciclos puede ser de 3.000-4.000 veces sin ningún problema.

3. Si se sustituyen los materiales de los electrodos positivo y negativo, y los iones de sodio sustituyen al litio, ¿cuánto disminuirá el coste en comparación con el actual?
En la actualidad, los iones de sodio aún no se producen en serie. Siguen produciéndose principalmente en laboratorios, y el coste del material es superior al del litio industrial actual.
Sin embargo, después de la producción en masa, todo el proceso de producción es igual al de las baterías de litio, y el coste total puede reducirse en unos 50%. Sin embargo, aún no se han determinado los materiales del electrodo positivo y negativo, por lo que es imposible hacer una estimación. El electrodo negativo tiene una ligera ventaja sobre el litio. La mayor ventaja sigue estando en el electrodo positivo, ya que el rendimiento relativo del manganeso es más estable en términos de iones metálicos en el electrodo positivo. Un sistema basado en óxido sódico de manganeso y la adición de algunos elementos como níquel o hierro cobalto no es demasiado caro. Sin embargo, las baterías de litio son todas de alto contenido en níquel, lo que requiere no menos cobalto y níquel, y su coste es muy superior al del manganeso. Sin embargo, si se utiliza óxido de manganeso de litio, el rendimiento será pobre si hay demasiado manganeso. Pero el manganeso puede utilizarse como elemento estabilizador en gran cantidad en el sodio, sin utilizar níquel ni cobalto. Utilizando manganeso como elemento metálico principal combinado con carbonato sódico, tras la producción en masa, el coste de producción se reducirá significativamente en comparación con las baterías de litio actuales.

4. Si comparamos las actuales empresas nacionales de baterías de iones de litio, desde el punto de vista técnico, ¿hay alguna que esté a la cabeza?
Entre las principales empresas, la de CATL cuenta con un equipo para fabricar baterías de iones de sodio. Su equipo de I+D es relativamente grande y su diseño es más a largo plazo. Disponen de baterías de iones de sodio y han publicado novedades. Por lo tanto, su tecnología es relativamente avanzada, y muchas universidades realizan actualmente actividades de investigación y desarrollo. Por ejemplo, la Academia China de Ciencias ha incubado Zhongke Haina, especializada en baterías de iones de sodio. La Universidad Jiao Tong de Shanghai incubó Sodium Innovative Energy en Shaoxing, que produce principalmente baterías de almacenamiento de energía y es también una empresa emergente de baterías de iones de sodio. Estas dos están especializadas en la investigación, el desarrollo y la industria de baterías de iones de sodio, no de baterías de litio. La actividad principal de CATL es otra, salvo algunas actividades de investigación y desarrollo sobre el sodio.
Sin embargo, las baterías actuales de iones de sodio aún no están maduras. Aunque CATL afirmó que se fabricarán en serie el año que viene, sus productos sólo deben estar en fase de laboratorio.

5. Zhongke Haina ha desarrollado una batería de sodio con una densidad energética de unos 145 Wh/kg y una vida útil de más de 4.500 ciclos. ¿Qué te parece?
La duración del ciclo depende de las condiciones. En general, 2.000 ciclos está muy bien, pero si la carga y la descarga están dentro del rango de 80%, puede llegar a 3.000-4.000 veces. La duración de los ciclos depende de la tensión de corte de carga. Si la tensión de corte aumenta en 0,1 voltios, su vida útil disminuirá mucho. El material del electrodo positivo de Zhongkehaina también se basa en materiales estratificados, basados en el sistema sodio manganeso oxígeno, que está dopado con elementos como cobre, hierro y cobalto. El electrodo negativo también está hecho de carbono duro. El electrolito también debe ser hexafluorofosfato de sodio.

6. ¿Qué medidas específicas tiene el país en materia de política industrial?
El nivel nacional es muy favorable, pero aún no hay medidas concretas. La State Grid y el Ministerio de Ciencia y Tecnología han presentado muchos proyectos de baterías de sodio y han invertido fondos para animar a las instituciones de investigación científica y a las empresas a solicitarlas. La State Grid ha invertido en investigación y desarrollo para aplicaciones en las que el almacenamiento de energía es difícil, como las estaciones de almacenamiento de energía eólica y solar, y la demanda de iones de sodio. Actualmente no hay otras, pero las políticas se irán desplegando gradualmente.

7. ¿Cuál es la diferencia entre los equipos de fabricación de pilas de sodio y las pilas de litio?
El equipo de fabricación de materiales es casi el mismo. Sólo cambian las materias primas. Los materiales ternarios de las baterías de litio u óxido de cobalto de litio se controlan mediante electricidad de ingeniería y métodos de fase sólida. Las materias primas que entran en la línea de producción de materiales catódicos son principalmente carbonato de litio, óxido de níquel, benceno ácido o sales metálicas más carbonato de litio o hidróxido de litio. Las sales metálicas de las pilas de sodio no se modifican, es decir, el carbonato de litio o el hidróxido de litio se sustituyen por carbonato de sodio e hidróxido de sodio, pero todo el proceso de síntesis es el mismo. Los fabricantes de cátodos pueden utilizar básicamente los equipos actuales de producción de cátodos de baterías de litio, pero hay que hacer algunos ajustes en los parámetros y condiciones específicos de producción. Pero el equipo es básicamente el mismo. La diferencia en el grafito tampoco será demasiado grande. El electrolito es básicamente similar, es decir, el hexafluorofosfato de litio disuelto se sustituye por hexafluorofosfato de sodio, pero no difiere mucho de toda la línea de producción de baterías de litio.

8. Si se pueden utilizar iones de sodio como pilas de estado sólido, ¿en cuánto puede aumentar la densidad energética? ¿Será mayor la relación precio/rendimiento?
Las baterías de iones de sodio en estado sólido tienen pocas ventajas. Por un lado, su madurez tecnológica es actualmente relativamente baja. El principal problema es que el electrolito sólido de las baterías de sodio no tiene un estado sólido especialmente bueno. Por otra parte, las baterías de estado sólido no están muy maduras en la actualidad, lo que también supone una barrera que las baterías de estado sólido deben superar. O sustituir el electrolito por un electrolito sólido. Pero los electrolitos sólidos no han sido especialmente buenos hasta ahora. En la actualidad, los materiales para electrodos positivos y negativos más utilizados son materiales en capas o materiales de disco duro. Sin embargo, la relación de volumen de los iones de sodio es grande y no es fácil que migren en los sólidos. Su conductividad iónica es relativamente pobre en electrolitos. Por tanto, si se quiere fabricar una batería de sodio en estado sólido, primero hay que encontrar uno con una movilidad iónica relativamente alta. Se tardará entre 5 y 10 años en desarrollar un producto con mejores prestaciones.

9. Si se encuentra un buen electrolito para las pilas de sodio, ¿cuánto puede aumentar la densidad energética?
Si no puede alcanzar los 200wh/kg, su mejora en las baterías líquidas de iones de sodio será muy limitada. Si se hace bien, puede llegar a 150-180wh/kg.
El electrolito representa más de 20% del peso de la batería. Si se hace todo en estado sólido y se hace bien, se puede hacer muy fino y optimizar toda la densidad energética. Sin embargo, el electrolito sólido no puede hacerse muy fino porque existe el riesgo de cortocircuito. Si se hace grueso, se reduce la densidad energética. Las baterías de sodio actuales no están muy maduras, por lo que el rendimiento de las baterías de estado sólido sigue siendo muy inferior al de las baterías líquidas de iones de sodio. La capacidad de los electrodos positivo y negativo puede producir 90%-100% de la energía en estado líquido, pero sólo puede utilizarse 60%-70% en estado sólido. Debido a que implica la migración de iones en el sólido, el electrolito puede penetrar en los electrodos positivo y negativo, y todas las partículas de los materiales de los electrodos positivo y negativo pueden entrar en contacto con el electrolito. Pero en un sólido debe existir un canal de transmisión de iones. Sin embargo, en los electrodos positivo y negativo, es posible que las partículas no puedan tocar los electrodos positivo y negativo del electrolito. La tasa de utilización de los electrodos positivo y negativo se verá comprometida, y el aumento de la densidad de energía también se verá reducido. será limitado.

10. ¿Existen planes para desarrollar baterías de iones de sodio en el extranjero? ¿Cuál es su progreso?
Estados Unidos y Europa cuentan ahora con algunos proyectos de investigación, incluido Estados Unidos, que también ha puesto en marcha algunos proyectos de investigación y desarrollo de baterías de iones de sodio. Sin embargo, el progreso de la investigación y el desarrollo de las baterías de iones de sodio en Estados Unidos sigue estando por detrás del de mi país y Corea del Sur. China y Corea del Sur van ahora por delante de Estados Unidos y Corea del Sur. Europea.
En Estados Unidos hay varias empresas de nueva creación que también quieren industrializar las baterías de iones de sodio, pero su escala y tecnología no son tan buenas como las de las empresas nacionales relacionadas. Las surcoreanas LG, Samsung y SKI también están haciendo planes, y sus progresos son similares a los de China.

11. Cuando madure la tecnología de iones de sodio, ¿qué proporción representará en la capacidad total instalada de baterías?
Las ventajas técnicas de los iones de sodio se reflejan en los fabricantes de masa, pero la desventaja es que la densidad energética es más débil que la de las baterías de iones de litio. Sus aplicaciones se centran principalmente en el almacenamiento de energía y en herramientas eléctricas que no requieren una alta densidad energética, como los vehículos eléctricos de baja velocidad y los autobuses eléctricos. Por lo tanto, si la tecnología madura en sodio, su cuota de mercado en el campo del almacenamiento de energía puede superar los 50%. Sin embargo, en lo que respecta a las baterías de potencia, es difícil que las baterías de iones de sodio ocupen una cuota de mercado relativamente alta, de hasta 20%.

12. ¿Cuál puede desarrollarse más rápida y maduramente, las baterías de iones de sodio o las pilas de combustible?
Desde la perspectiva de la madurez tecnológica, soy más optimista respecto a las baterías de iones de sodio, porque el proceso es muy similar al de las baterías de iones de litio, y las baterías de iones de litio ya están muy maduras, por lo que el proceso de promoción de la producción en masa de baterías de iones de sodio será muy rápido, en 2-3 años. Pueden establecerse cadenas industriales afines.
Sin embargo, todavía es relativamente largo el plazo para que las pilas de combustible se produzcan y apliquen en masa. Las pilas de combustible son el objetivo final para resolver los problemas energéticos. Lo último es la reacción del hidrógeno y el oxígeno, que es muy limpia y tiene una alta densidad energética. Pero el cuello de botella actual es el almacenamiento y la liberación del hidrógeno, así como el problema de los metales preciosos en los catalizadores de las pilas de combustible. Es difícil reducir el coste de los metales preciosos, y es difícil encontrar tecnologías alternativas de catalizadores finos. Por lo tanto, estos dos cuellos de botella técnicos son difíciles de superar a corto plazo. Pueden pasar 3/50 años hasta que las pilas de combustible maduren realmente y baje el coste de la producción de hidrógeno.

13. Si China puede suministrar materias primas de iones de sodio de forma totalmente independiente, ¿no necesita importar materiales a gran escala como los de litio?
Como materia prima para los iones de sodio, China dispone de suficientes recursos minerales.

14. Coexistirán las pilas de combustible de iones de sodio y las de iones de litio?
Las probabilidades son altas. Porque cada tecnología tiene sus características y escenarios de aplicación. Las baterías de litio, las pilas de combustible y las baterías de sodio tienen tecnologías y escenarios de aplicación diferentes, por lo que la posibilidad de coexistencia es muy alta. Incluidas las baterías de plomo-ácido no se retirarán del mercado. La producción en masa y la aplicación actuales de las baterías de plomo-ácido crecen cada año, pero el crecimiento no es tan rápido como el de las baterías de litio.

15. ¿Dónde se utiliza actualmente el plomo-ácido a gran escala?
Centrales de almacenamiento de energía y baterías start-stop para vehículos de combustible, estos dos aspectos. Como su tecnología está madura, también hace un buen trabajo en el reciclaje industrial, como el de las baterías. Aunque el plomo es tóxico y contaminante, si el reciclaje se hace bien, se puede evitar la contaminación. Esta tecnología de reciclaje es una ventaja que las baterías de litio actuales aún no tienen. Sin embargo, después de que se jubile un gran número de baterías de litio de potencia, el reciclaje de baterías también es un gran problema.