Come è noto, le batterie agli ioni di litio sono sempre state una forma di energia ecologica molto popolare, mentre le batterie agli ioni di sodio sono potenziali fonti di energia che stanno tornando alla ribalta. Quali sono i punti in comune o le differenze tra loro? Con la vostra curiosità, esploriamo insieme questo aspetto.
Contenuti
Che cos'è la batteria agli ioni di litio?
Forse non ve ne siete ancora resi conto, ma le batterie agli ioni di litio sono da tempo parte integrante della nostra vita quotidiana. Si tratta di un tipo comune di batteria ricaricabile, che genera elettricità principalmente attraverso il movimento degli ioni di litio al suo interno. La ricerca sulle batterie agli ioni di litio risale agli anni Sessanta.
Articolo correlato: Guida definitiva alla batteria al litio
Vantaggi della batteria agli ioni di litio
Lunga durata del ciclo
Le batterie agli ioni di litio hanno una durata compresa tra i 3.000 e gli 8.000 cicli, e alcuni produttori riescono a mantenere una vita utile di circa 15 anni.
Alta densità energetica
Le batterie al litio presentano un notevole vantaggio in termini di densità di energia, per cui sono piccole di volume e leggere di peso.
Nessun effetto memoria
Le batterie agli ioni di litio non soffrono dell'effetto memoria. Pertanto, quando si utilizzano, non è necessario scaricarle completamente prima di ricaricarle.
Rispettoso dell'ambiente
Le batterie agli ioni di litio non contengono metalli pesanti tossici e non causano inquinamento ambientale.
Vantaggi della batteria LiFePO4 da 12,8V 300Ah
Articolo correlato: 11 Vantaggi della batteria agli ioni di litio
Svantaggi Batteria agli ioni di litio
Problemi di costo
Le risorse di litio non sono abbondanti e il 70% del litio si trova in Sud America. Con l'aumento dei prezzi delle materie prime, anche il costo di produzione delle batterie al litio deve essere rigorosamente controllato entro un intervallo adeguato.
Problemi di sicurezza
Le batterie agli ioni di litio devono essere dotate di un BMS (Battery Management System) perché sono molto sensibili al sovraccarico, alla sovrascarica e alle alte temperature, che possono facilmente danneggiarle.
Intervallo di temperatura operativa
Le batterie agli ioni di litio faticano a raggiungere i loro livelli normali in condizioni climatiche estreme. Ciò si verifica in particolare quando le batterie vengono utilizzate in regioni fredde, dove le loro prestazioni possono essere facilmente compromesse.
Applicazione
Le batterie agli ioni di litio svolgono un ruolo importante per sistemi di accumulo di energiaveicoli elettrici, dispositivi medici, alimentatori di emergenza e dispositivi mobili.
Che cos'è una batteria agli ioni di sodio?
Le batterie agli ioni di sodio sono batterie ricaricabili che si caricano e si scaricano attraverso il movimento di ioni di sodio tra gli elettrodi positivi e negativi. Il principio di funzionamento è molto simile a quello delle batterie agli ioni di litio. A causa della limitata disponibilità di risorse di litio e dell'aumento dei suoi prezzi, le batterie agli ioni di sodio hanno riconquistato l'interesse dei ricercatori all'inizio degli anni 2010. Dopo anni di ricerca, le prestazioni delle batterie agli ioni di sodio sono migliorate in modo significativo, ma il loro sviluppo è ancora rapido. C'è ancora molta strada da fare prima che le batterie agli ioni di sodio possano essere prodotte commercialmente su scala industriale.
Risorse per le batterie al sodio
Articolo correlato:
Che cos'è la batteria agli ioni di sodio?
5 tipi di batterie ricaricabili | Li-ion | NiMH | NiCd
Vantaggi della batteria agli ioni di sodio
Buone prestazioni di sicurezza
Dopo i rigorosi test effettuati dai ricercatori, le prestazioni di sicurezza delle batterie agli ioni di sodio sono addirittura superiori a quelle delle batterie agli ioni di litio e non prendono mai fuoco o esplodono facilmente.
Buone prestazioni ad alte e basse temperature
Le batterie agli ioni di sodio hanno un intervallo di temperature operative più ampio. Possono continuare a scaricarsi a -40℃ e mantenere 90% della loro capacità a meno -20℃. Si tratta di un dato molto buono.
Materie prime abbondanti
Il contenuto di risorse di sodio nella crosta terrestre è pari a 2,75% e copre tutto il mondo. Questo sarà un raro impulso per la successiva promozione su larga scala delle batterie al sodio.
Vantaggio di costo
Le abbondanti risorse di sodio riducono in una certa misura il costo della materia prima delle batterie al sodio. Inoltre, i fluidi positivi e negativi delle batterie al sodio utilizzano fogli di alluminio più economici. La combinazione dei due fattori può ridurre il costo dei materiali delle batterie al sodio di 30%-40%.
Rispettoso dell'ambiente
Le batterie al sodio, come quelle al litio, sono batterie ecologiche e hanno un impatto minimo sull'ambiente.
SvantaggioBatteria agli ioni di sodio
Bassa densità energetica
La densità energetica delle batterie al sodio è compresa tra 110-160Wh/L, leggermente inferiore a quella delle batterie agli ioni di litio. C'è ancora un notevole margine di miglioramento.
Breve durata del ciclo
La durata delle batterie agli ioni di sodio è di circa 2000 cicli. Sebbene sia molto più alta di quella delle batterie al piombo, ci vorrà del tempo per raggiungere quella delle batterie agli ioni di litio.
Applicazione
Le batterie al sodio non sono ancora state completamente commercializzate e sono utilizzate principalmente in settori sensibili ai costi, come i veicoli elettrici a bassa velocità e l'accumulo di energia nella rete.
Applicazione della batteria agli ioni di sodio
Batteria agli ioni di sodio vs. batteria agli ioni di litio
I vantaggi, gli svantaggi e gli scenari di applicazione delle due batterie sono stati presentati sopra. Facciamo quindi un confronto più intuitivo.
Batteria agli ioni di sodio VS. Batteria agli ioni di litio
Tensione
Batteria agli ioni di sodio: gamma di tensione 2,8~3,5 V.
Batteria agli ioni di litio: gamma di tensione 3,0~4,5 V.
Densità di energia
Le batterie agli ioni di sodio sono comprese tra 100 e 150 Wh/kg.
Le batterie agli ioni di litio hanno un valore compreso tra 150 e 250 Wh/kg.
Sebbene la densità energetica delle batterie agli ioni di sodio sia leggermente inferiore, si prevede che, con il progredire della tecnologia, raggiungerà quella delle batterie agli ioni di litio entro i prossimi due anni.
Ciclo di vita
Batteria agli ioni di sodio: circa 2000 volte.
Batteria agli ioni di litio: 3000 volte e oltre, anche fino a 8000 volte.
Prestazioni a bassa temperatura
Le prestazioni a bassa temperatura delle batterie agli ioni di sodio sono migliori rispetto a quelle delle batterie agli ioni di litio e la velocità di scarica può essere mantenuta al di sopra di 90% anche a -20 °C.
Prestazioni del tasso
Le batterie agli ioni di sodio hanno prestazioni superiori. Può caricarsi rapidamente, raggiungendo la carica di 90% in 15 minuti.
Sovrascarica
Il sistema BMS (Battery Management System) delle batterie agli ioni di litio è in grado di prevenire la sovrascarica, poiché quest'ultima può causare danni irreversibili alla batteria.
Le batterie agli ioni di sodio possono essere scaricate fino a 0V e la sovrascarica non ha alcun effetto su di esse.
Costo
Le batterie agli ioni di sodio non utilizzano metalli rari e le materie prime sono abbondanti. Si prevede che il costo futuro delle batterie agli ioni di sodio sarà di oltre 20% inferiore a quello delle batterie al litio.
Prestazioni di sicurezza
Le batterie agli ioni di sodio hanno un margine di sicurezza più ampio e sono in grado di resistere a prove come il sovraccarico, la sovrascarica, il cortocircuito, la perforazione e la compressione senza prendere fuoco o esplodere.
Applicazioni
Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni, dai piccoli dispositivi indossabili ai grandi usi industriali.
Le batterie agli ioni di sodio, con la loro minore densità energetica e il loro volume e peso maggiori, non sono adatte all'uso in dispositivi mobili portatili. Tuttavia, si prevede che diventeranno un complemento importante nel campo delle batterie per l'accumulo di energia e nel settore dei veicoli elettrici a bassa velocità.
Le batterie agli ioni di sodio sono migliori di quelle al litio?
Sulla base dell'analisi completa di cui sopra, è difficile stabilire quale sia migliore dell'altro, poiché ognuno ha i propri punti di forza e di debolezza. Chi è migliore dipende dalle esigenze dell'utente o del mercato. Ad esempio, se si ha bisogno di un prezzo inferiore, le batterie agli ioni di sodio sono più economiche. Se invece si ha bisogno di energia con una durata maggiore, le batterie agli ioni di litio sono più valide.
Le batterie agli ioni di sodio sostituiranno quelle al litio?
È ancora difficile stabilire se le batterie al sodio sostituiranno quelle al litio in futuro. Sebbene le batterie al sodio presentino maggiori vantaggi in termini di costi, risorse e sicurezza, sono ancora necessari ulteriori progressi nella densità energetica e nelle prestazioni di carica/scarica. Con l'ulteriore sviluppo della tecnologia, le batterie agli ioni di sodio non saranno limitate a campi specifici e avranno una gamma più ampia di applicazioni. Solo allora sarà possibile discutere l'idea della sostituzione.
Lascia un commento