1. Gli ioni di sodio funzionano meglio a basse temperature. Può davvero raggiungere i 160wh/kg ora?
In teoria si può ottenere. Ma non vengono forniti parametri per la durata del ciclo. L'attuale stabilità dei cicli non è buona. I veicoli elettrici sul mercato richiedono 2.000 volte, ma la ricerca attuale ne consente solo 1.000. 160wh/kg. È possibile caricare rapidamente 80% della batteria in 15 minuti, il che teoricamente non rappresenta un problema. La situazione a bassa temperatura è migliore perché non ci sono la composizione e i parametri del materiale, quindi bisogna essere sospettosi. Le batterie al sodio sono più grandi di quelle al litio, le loro prestazioni dinamiche sono relativamente scarse e il movimento degli ioni di sodio sarà più lento. Gli ioni di sodio risentono anche delle basse temperature. In generale, le prestazioni a bassa temperatura degli ioni di sodio sono peggiori di quelle del litio, ma non so se CATL abbia adottato nuove tecnologie.

2. Quali sono i principali fattori che influenzano la durata del ciclo? Quanto margine di miglioramento c'è nell'indicatore della durata del ciclo e quando si può stimare che sarà in grado di soddisfare la durata del ciclo di una batteria di accumulo di energia? Stabilità strutturale dei materiali degli elettrodi positivi e negativi. La trascinamento-intercalazione reversibile degli ioni di sodio rende il materiale del catodo un materiale economico che può cambiare. Alcuni materiali sono relativamente stabili e possono quindi mantenere la durata del ciclo. La circolazione degli ioni di sodio non è buona come quella di altri materiali, soprattutto perché il volume è troppo grande, il che causa maggiori danni alla struttura del materiale. In termini di durata, può raggiungere le 1.000 volte. Ma questo problema potrà essere risolto in futuro grazie alla tecnologia. Può rendere il materiale più stabile. Nei prossimi 3-5 anni, il numero totale di cicli potrà essere di 3.000-4.000 volte senza alcun problema.

3. Se si sostituiscono i materiali dell'elettrodo positivo e negativo e gli ioni di sodio sostituiscono il litio, di quanto diminuirà il costo rispetto a oggi?
Attualmente gli ioni di sodio non sono ancora stati prodotti in serie. Il costo del materiale è superiore a quello dell'attuale litio industriale.
Tuttavia, dopo la produzione di massa, l'intero processo produttivo è uguale a quello delle batterie al litio e il costo complessivo può essere ridotto di circa 50%. Tuttavia, i materiali degli elettrodi positivi e negativi non sono ancora stati determinati, quindi è impossibile fare una stima. L'elettrodo negativo ha un leggero vantaggio rispetto al litio. Il vantaggio maggiore è ancora nell'elettrodo positivo, perché le prestazioni relative del manganese sono più stabili in termini di ioni metallici nell'elettrodo positivo. Un sistema basato sull'ossido di sodio e manganese e sull'aggiunta di alcuni elementi come il nichel o il ferro cobalto non è troppo costoso. Tuttavia, le batterie al litio sono tutte ad alto contenuto di nichel, che richiede non meno di cobalto e nichel, e il costo è molto più alto del manganese. Tuttavia, se si utilizza l'ossido di litio e manganese, le prestazioni saranno scarse se c'è troppo manganese. Ma il manganese può essere utilizzato come elemento stabilizzante in grande quantità nel sodio, senza utilizzare nichel e cobalto. Utilizzando il manganese come elemento metallico principale combinato con il carbonato di sodio, dopo la produzione di massa, il costo di produzione sarà notevolmente ridotto rispetto alle attuali batterie al litio.

4. Confrontando le attuali aziende produttrici di batterie agli ioni di litio a livello nazionale, dal punto di vista tecnico, ci sono aziende leader?
Tra le aziende tradizionali, la società CATL ha un team che produce batterie agli ioni di sodio. Il loro team di ricerca e sviluppo è relativamente grande e il loro layout è più a lungo termine. Dispone di batterie agli ioni di sodio già esistenti e ha pubblicato delle novità. Pertanto, la loro tecnologia è relativamente avanzata e molte università stanno facendo ricerca e sviluppo. Ad esempio, l'Accademia delle Scienze cinese ha incubato Zhongke Haina, specializzata in batterie agli ioni di sodio. L'Università Jiao Tong di Shanghai ha incubato la Sodium Innovative Energy di Shaoxing, che produce principalmente batterie per l'accumulo di energia ed è anche una start-up di batterie agli ioni di sodio. Queste due aziende sono specializzate nella ricerca, nello sviluppo e nell'industria delle batterie agli ioni di sodio, non in quelle al litio. Le attività principali di CATL sono altre, ad eccezione di alcune attività di ricerca e sviluppo sul sodio.
Tuttavia, le attuali batterie agli ioni di sodio non sono ancora mature. Anche se CATL ha dichiarato che saranno prodotte in serie nel prossimo anno, i loro prodotti dovrebbero essere solo in fase di laboratorio.

5. Zhongke Haina ha sviluppato una batteria al sodio con una densità energetica di circa 145wh/kg e una durata del ciclo di oltre 4.500 volte. Cosa ne pensate?
La durata dei cicli dipende dalle condizioni. In generale, 2.000 cicli sono molto buoni, ma se la carica e la scarica rientrano nell'intervallo dell'80%, può raggiungere le 3.000-4.000 volte. La durata dei cicli dipende dalla tensione di taglio della carica. Se la tensione di taglio aumenta di 0,1 volt, la durata del ciclo diminuisce notevolmente. Anche il materiale dell'elettrodo positivo di Zhongkehaina è costituito da materiali stratificati, basati sul sistema sodio-manganese-ossigeno, drogato con elementi come rame, ferro e cobalto. Anche l'elettrodo negativo è costituito da carbonio duro. Anche l'elettrolita è costituito da esafluorofosfato di sodio.

6. Quali misure specifiche ha il Paese nella politica industriale?
Il livello nazionale è molto favorevole, ma non ci sono ancora misure concrete. La Rete di Stato e il Ministero della Scienza e della Tecnologia hanno definito molti progetti di batterie al sodio e investito fondi per incoraggiare gli istituti di ricerca scientifica e le imprese a presentare domanda. La Rete di Stato ha investito in ricerca e sviluppo per applicazioni in cui l'accumulo di energia è difficile, tra cui le stazioni di accumulo di energia eolica e solare, e la domanda di ioni di sodio. Al momento non ce ne sono altri, ma le politiche saranno implementate gradualmente.

7. Qual è la differenza tra le apparecchiature per la produzione di batterie al sodio e di batterie al litio?
L'attrezzatura per la produzione dei materiali è quasi la stessa. Cambiano solo le materie prime. I materiali ternari delle batterie al litio o dell'ossido di litio e cobalto sono controllati dall'elettricità ingegneristica e dai metodi in fase solida. Le materie prime immesse nella linea di produzione dei materiali catodici sono principalmente carbonato di litio, ossido di nichel, benzene acido o sali metallici più carbonato di litio o idrossido di litio. Nelle batterie al sodio i sali metallici rimangono invariati, cioè il carbonato di litio o l'idrossido di litio sono sostituiti da carbonato di sodio e idrossido di sodio, ma l'intero processo di sintesi è lo stesso. I produttori di catodi possono sostanzialmente utilizzare le attuali attrezzature per la produzione di catodi per batterie al litio, ma è necessario apportare alcune modifiche ai parametri e alle condizioni di produzione specifiche. Ma l'attrezzatura è fondamentalmente la stessa. Anche la differenza di grafite non sarà eccessiva. L'elettrolita è sostanzialmente simile, cioè l'esafluorofosfato di litio disciolto è sostituito dall'esafluorofosfato di sodio, ma non è molto diverso dall'intera linea di produzione di batterie al litio.

8. Se gli ioni di sodio possono essere utilizzati come batterie allo stato solido, di quanto può essere aumentata la densità energetica? Il rapporto prezzo/prestazioni sarà più alto?
Le batterie allo stato solido agli ioni di sodio hanno pochi vantaggi. Da un lato, la sua maturità tecnologica è attualmente relativamente bassa. Il problema principale è che l'elettrolita solido delle batterie al sodio non ha uno stato solido particolarmente buono. Inoltre, le batterie allo stato solido non sono ancora molto mature, e anche questo è un ostacolo che le batterie allo stato solido devono superare. Oppure sostituire l'elettrolita con un elettrolita solido. Ma finora gli elettroliti solidi non si sono rivelati particolarmente validi. Attualmente, i materiali per elettrodi positivi e negativi più comunemente utilizzati sono materiali stratificati o materiali a disco rigido. Tuttavia, il rapporto di volume degli ioni di sodio è grande e non è facile migrare nei solidi. La sua conducibilità ionica è relativamente scarsa negli elettroliti. Pertanto, se si vuole realizzare una batteria al sodio allo stato solido, bisogna prima trovarne una con una mobilità ionica relativamente elevata. Ci vorranno 5-10 anni per sviluppare un prodotto con prestazioni migliori.

9. Se si trova un buon elettrolita per le batterie al sodio, di quanto si può aumentare la densità energetica?
Se non riesce a raggiungere i 200wh/kg, il suo miglioramento nelle batterie agli ioni di sodio liquido sarà molto limitato. Se ben fatto, potrebbe raggiungere i 150-180wh/kg.
L'elettrolita rappresenta oltre 20% del peso della batteria. Se viene trasformato in uno stato solido e ben fatto, può essere reso molto sottile e l'intera densità energetica può essere ottimizzata. Tuttavia, l'elettrolita solido non può essere reso molto sottile perché c'è il rischio di cortocircuito. Se viene reso spesso, la densità energetica si riduce. Le batterie al sodio di oggi non sono molto mature, quindi le prestazioni delle batterie allo stato solido sono ancora molto inferiori a quelle delle batterie liquide agli ioni di sodio. La capacità degli elettrodi positivi e negativi può produrre 90%-100% di energia allo stato liquido, ma solo 60%-70% possono essere utilizzati allo stato solido. Poiché comporta la migrazione di ioni nel solido, l'elettrolita può penetrare negli elettrodi positivi e negativi e tutte le particelle dei materiali degli elettrodi positivi e negativi possono entrare in contatto con l'elettrolita. Ma in un solido deve esistere un canale di trasmissione degli ioni. Tuttavia, negli elettrodi positivi e negativi, le particelle potrebbero non essere in grado di toccare gli elettrodi positivi e negativi dell'elettrolita. Il tasso di utilizzo degli elettrodi positivi e negativi sarà compromesso e anche l'aumento della densità energetica sarà ridotto. Sarà limitato.

10. È previsto lo sviluppo di batterie agli ioni di sodio all'estero? Quali sono i loro progressi?
Gli Stati Uniti e l'Europa hanno ora alcuni progetti di ricerca, tra cui gli Stati Uniti, che hanno anche avviato alcuni progetti di ricerca e sviluppo per le batterie agli ioni di sodio. Tuttavia, i progressi della ricerca e dello sviluppo delle batterie al sodio negli Stati Uniti sono ancora inferiori a quelli del mio Paese e della Corea del Sud. La Cina e la Corea del Sud sono ora in vantaggio rispetto agli Stati Uniti e alla Corea del Sud. Europeo.
Anche negli Stati Uniti ci sono diverse start-up che vogliono industrializzare le batterie agli ioni di sodio, ma le loro dimensioni e la loro tecnologia non sono all'altezza di quelle delle aziende nazionali collegate. Anche la LG, la Samsung e la SKI della Corea del Sud stanno facendo progetti e i loro progressi sono simili a quelli della Cina.

11. Quando la tecnologia agli ioni di sodio sarà matura, quale sarà la sua percentuale rispetto alla capacità totale delle batterie installate?
I vantaggi tecnici degli ioni di sodio si riflettono nei produttori di massa, ma lo svantaggio è che la densità di energia è inferiore a quella delle batterie agli ioni di litio. Le sue applicazioni si concentrano principalmente sull'accumulo di energia e sugli strumenti elettrici che non richiedono un'elevata densità energetica, come i veicoli elettrici a bassa velocità e gli autobus elettrici. Pertanto, se la tecnologia matura nel sodio, la sua quota di mercato nel campo dell'accumulo di energia può superare le 50%. Tuttavia, in termini di batterie di potenza, è difficile che le batterie agli ioni di sodio occupino una quota di mercato relativamente alta, fino a 20%.

12. Quale delle due batterie può svilupparsi più velocemente e in modo più maturo, le batterie agli ioni di sodio o le celle a combustibile?
Dal punto di vista della maturità tecnologica, sono più ottimista sulle batterie agli ioni di sodio, perché il processo è molto simile a quello delle batterie agli ioni di litio e le batterie agli ioni di litio sono già molto mature, quindi il processo di promozione della produzione di massa delle batterie agli ioni di sodio sarà molto veloce, nel giro di 2-3 anni. È possibile creare catene industriali correlate.
Tuttavia, la produzione e l'applicazione di massa delle celle a combustibile è ancora relativamente lunga. Le celle a combustibile sono l'obiettivo finale per risolvere i problemi energetici. L'ultima cosa è la reazione tra idrogeno e ossigeno, che è molto pulita e ha un'alta densità energetica. Ma l'attuale collo di bottiglia è lo stoccaggio e il rilascio dell'idrogeno, oltre al problema dei metalli preziosi nei catalizzatori delle celle a combustibile. È difficile ridurre il costo dei metalli preziosi ed è difficile trovare tecnologie alternative di catalizzatori sottili. Pertanto, questi due colli di bottiglia tecnici sono difficili da superare nel breve termine. Potrebbero essere necessari 3/50 anni perché le celle a combustibile maturino davvero e il costo della produzione di idrogeno si riduca.

13. Se la Cina è in grado di fornire materie prime agli ioni di sodio in modo completamente indipendente, non ha bisogno di importare materiali su larga scala come quelli al litio?
Come materie prime per gli ioni sodio, la Cina dispone di sufficienti risorse minerarie.

14. Le celle a combustibile agli ioni di sodio e agli ioni di litio coesisteranno?
Le probabilità sono elevate. Perché ogni tecnologia ha le sue caratteristiche e i suoi scenari di applicazione. Le batterie al litio, le celle a combustibile e le batterie al sodio hanno tecnologie e scenari mirati diversi, quindi la possibilità di coesistenza è molto alta. Anche le batterie al piombo non si ritireranno dal mercato. L'attuale produzione di massa e l'applicazione delle batterie al piombo-acido crescono ogni anno, ma la crescita non è così rapida come quella delle batterie al litio.

15. Dove viene utilizzato il piombo-acido su larga scala?
Centrali di accumulo di energia e batterie start-stop per veicoli a carburante, questi due aspetti. Poiché la sua tecnologia è matura, svolge un buon lavoro anche nel riciclaggio industriale, come quello delle batterie. Sebbene il piombo sia tossico e inquinante, se il riciclaggio è fatto bene, l'inquinamento può essere evitato. Questa tecnologia di riciclaggio è un vantaggio che le attuali batterie al litio non hanno ancora. Tuttavia, dopo il ritiro di un gran numero di batterie al litio di potenza, anche il riciclaggio delle batterie rappresenta un grosso problema.