Con lo sviluppo e l'applicazione delle batterie agli ioni di sodio, sono aumentati i confronti con le batterie al piombo. C'è chi rimane fedele all'uso delle batterie al piombo, mentre altri credono nel potenziale illimitato delle nuove tecnologie e attendono con ansia l'adozione completa delle batterie agli ioni di sodio. Anche se non sappiamo quale tipo di batteria preferiate, oggi vogliamo fornire un semplice riepilogo e un confronto.
Contenuti
Che cos'è la batteria agli ioni di sodio?
Le batterie agli ioni di sodio sono batterie ricaricabili che funzionano secondo un principio simile a quello delle batterie agli ioni di litio, dove i processi di carica e scarica comportano il movimento di ioni di sodio tra gli elettrodi positivi e negativi.
Negli ultimi anni si è assistito a una rinascita dell'interesse per le batterie agli ioni di sodio, soprattutto a causa della consapevolezza che le risorse di litio sono limitate. Per evitare di essere limitati dalle risorse di litio, dobbiamo prendere in considerazione nuove soluzioni di stoccaggio dell'energia. Conoscete i vantaggi e gli svantaggi delle batterie agli ioni di sodio?
Articolo correlato: Che cos'è la batteria agli ioni di sodio?
Risorse per le batterie al sodio
Vantaggi della batteria al sodio
Risorse abbondanti
Le risorse di sodio sono molto più abbondanti di quelle di litio, con concentrazioni fino a 2,75% nella crosta terrestre e distribuite uniformemente in vari Paesi del mondo.
Elevate prestazioni di sicurezza
Le batterie agli ioni di sodio presentano elevate prestazioni di sicurezza, con una migliore stabilità termica rispetto alle batterie agli ioni di litio.
Buone prestazioni a bassa temperatura
Le batterie agli ioni di sodio possono scaricarsi normalmente anche in ambienti freddi fino a -40°C, mantenendo circa 80% di capacità a -20°C. Se vi trovate in una regione fredda, possono rispondere alle vostre esigenze.
Eccellente performance tariffaria
Le attuali batterie agli ioni di sodio dei produttori possono caricare fino a 90% della loro capacità in 20 minuti.
Rispettoso dell'ambiente
Le batterie agli ioni di sodio non contengono metalli pesanti nocivi, rendendo le loro materie prime ecologiche.
Svantaggi della batteria al sodio
Densità di energia
La densità energetica delle batterie agli ioni di sodio varia da 110 a 160 Wh/kg, che non è bassa. Tuttavia, rispetto alle batterie al litio, immagazzinano relativamente meno energia, con un notevole margine di crescita. Si prevede che questo divario si ridurrà entro 2 anni, raggiungendo la parità con le batterie al litio.
Durata della vita
Analogamente ai dati sulla densità di energia, la durata del ciclo di vita delle batterie agli ioni di sodio è attualmente leggermente inferiore, ma si prevede che raggiungerà livelli paragonabili a quelli delle batterie al litio ferro fosfato entro 2 anni.
Volume e peso
La minore densità energetica implica che le batterie agli ioni di sodio avranno anche volumi e pesi maggiori.
Maturità tecnologica
La tecnologia delle batterie agli ioni di sodio sta avanzando rapidamente, ma la sua maturità commerciale non ha ancora raggiunto il livello delle batterie al litio o al piombo. Pertanto, i prodotti correlati richiederanno tempo e spazio di mercato per crescere e perfezionarsi.
Che cos'è la batteria al piombo?
Le batterie al piombo sono anche batterie ricaricabili, contenenti piastre positive (biossido di piombo), piastre negative (piombo), separatori, contenitori per le celle della batteria, elettrolita (soluzione di acido solforico) e terminali.
A differenza delle batterie agli ioni di sodio, funzionano grazie a reazioni chimiche tra le piastre positive e negative e l'elettrolita per completare la carica e la scarica. Le batterie al piombo sono una tecnologia molto matura e trovano ampie applicazioni in diversi settori.
Batteria al piombo
Vantaggi della batteria al piombo
Efficienza dei costi
Come è noto, il costo delle batterie al piombo-acido è piuttosto basso, e questo è uno dei motivi della loro ampia diffusione.
Maturità tecnologica
Ad oggi, la tecnologia alla base delle batterie al piombo è diventata molto matura, con una catena di fornitura e un sistema di riciclaggio ben consolidati.
Elevata potenza di uscita
Le batterie al piombo possono fornire un'elevata potenza, il che le rende popolari in applicazioni come i veicoli elettrici ibridi che richiedono correnti elevate istantanee.
Alto valore di riciclaggio
Il sistema di riciclaggio delle batterie al piombo è ben collaudato e presenta non solo un'alta percentuale di riciclaggio, ma anche un elevato valore di riciclaggio.
Svantaggi della batteria al piombo
Bassa densità energetica
Le batterie al piombo hanno una densità energetica inferiore, forse solo 1/3 di quella delle batterie al litio, e di conseguenza sono più grandi e più pesanti.
Breve durata del ciclo
A causa della bassa densità di energia, anche il numero di cicli di carica-scarica è inferiore, soprattutto con durate più brevi durante le scariche profonde. Pertanto, potrebbe essere necessario sostituire frequentemente la fonte di alimentazione.
Alto tasso di autoscarica
Un elevato tasso di autoscarica significa che le batterie al piombo-acido perdono una quantità significativa di capacità quando vengono lasciate inattive nel tempo, richiedendo una ricarica regolare.
Inquinamento ambientale
Le batterie al piombo contengono il pesante metallo piombo e l'acido solforico corrosivo. La manipolazione impropria di queste batterie può facilmente causare danni alla salute umana e all'ambiente.
Batteria agli ioni di sodio VS. Batteria al piombo
Dopo aver acquisito una conoscenza di base di questi due tipi di batterie, elenchiamo alcuni elementi di confronto per cogliere intuitivamente le differenze tra loro.
Batteria agli ioni di sodio VS batteria al piombo
Ricaricabile
Sia le batterie agli ioni di sodio che quelle al piombo sono batterie secondarie, cioè ricaricabili.
Tensione
Batterie agli ioni di sodio: La tensione nominale è compresa tra 2,8 e 3,5 V.
Batterie al piombo: La tensione nominale è di 2,0V, possono scaricarsi fino a 1,5V e caricarsi fino a 2,4V.
Materie prime
Le materie prime per le batterie agli ioni di sodio e al piombo sono abbondanti e poco costose.
Costo
Batterie agli ioni di sodio: Poiché questa tecnologia è ancora in fase di sviluppo, il suo costo continuerà a diminuire con l'aumento della scala di produzione. Possiamo stimare il suo costo in tre fasi:
Durante il periodo di promozione, il costo è superiore a quello delle batterie al piombo;
Durante il periodo di sviluppo, il prezzo può essere pari a quello delle batterie al piombo;
Nel periodo di boom, sarà inferiore a quello delle batterie al piombo.
Batterie al piombo: Rispetto alle batterie agli ioni di sodio e agli ioni di litio, il loro costo è relativamente basso, circa $0,3/Wh. Tuttavia, a causa della minore durata di vita delle batterie al piombo, è possibile che debbano essere sostituite più frequentemente.
Densità di energia
La densità energetica si riferisce alla quantità di energia immagazzinata in un determinato volume o massa di una sostanza.
Batterie agli ioni di sodio: Hanno una densità energetica relativamente alta, che può raggiungere i 100~150Wh/kg, immagazzinando così più energia.
Batterie al piombo: Hanno una bassa densità energetica, in genere tra 30~50Wh/kg, il che significa che immagazzinano meno energia in confronto.
Volume e peso
Dal confronto di cui sopra, è evidente che le batterie agli ioni di sodio hanno una maggiore densità energetica. Ciò significa che, a parità di volume, le batterie agli ioni di sodio immagazzinano più energia. Per ottenere la stessa quantità di energia, le batterie al piombo richiedono un volume maggiore e quindi un peso maggiore.
In sintesi: le batterie agli ioni di sodio sono più leggere e compatte delle batterie al piombo.
Ciclo di vita
Batterie agli ioni di sodio: Hanno una durata maggiore, attualmente compresa tra 2.000 e 6.000 cicli di carica e scarica, e sono in grado di raggiungere una profondità di scarica di 100%.
Batterie al piombo: La loro durata è di circa 300-600 cicli, con una durata di vita di 2-4 anni, relativamente breve, soprattutto in condizioni di scarica profonda.
Prestazioni di temperatura
Batterie agli ioni di sodio: Hanno un'ampia gamma di temperature di esercizio, in genere da -40°C a 60°C. Hanno buone prestazioni anche a basse temperature, mantenendo circa 80% della loro capacità a -20°C, il che le rende adatte all'uso in regioni estremamente fredde.
Batterie al piombo: Hanno una debole capacità di adattamento alla temperatura, con un calo delle prestazioni in condizioni di temperatura estreme. Soprattutto a basse temperature, come -20°C, la loro capacità può scendere al di sotto di 60%.
Velocità di carica
Batterie agli ioni di sodio: Hanno un'eccellente capacità di carica, in grado di caricare fino a 90% della loro capacità in 15 minuti, una velocità di carica molto elevata.
Batterie al piombo: Si caricano più lentamente e hanno un'efficienza di carica inferiore rispetto alle batterie agli ioni di sodio.
Sicurezza
Batterie agli ioni di sodio: Hanno superato una serie di test di sicurezza e possiedono prestazioni di sicurezza estremamente elevate. Hanno una buona stabilità termica e non sono soggette a combustione spontanea o esplosione. Inoltre, l'elettrolita non è altamente corrosivo, il che riduce il rischio di perdite.
Batterie al piombo: Le reazioni chimiche delle batterie al piombo sono relativamente stabili. Tuttavia, possono rilasciare idrogeno gassoso se sovraccaricate o danneggiate. In determinate condizioni, una miscela di idrogeno e ossigeno può provocare un'esplosione. Inoltre, l'elettrolita è costituito da acido solforico, altamente corrosivo e a rischio di perdite.
Effetto memoria
L'effetto memoria è solitamente associato alle batterie al nichel-cadmio o al nichel-metallo idruro. Le batterie con effetto memoria non sono in grado di utilizzare tutta la loro capacità, con conseguente riduzione del tempo di utilizzo effettivo. Tuttavia, le batterie al piombo e agli ioni di sodio non presentano l'effetto memoria e non ne sono affette.
Tasso di autoscarica
Batterie agli ioni di sodio: Hanno un basso tasso di autoscarica, generalmente compreso tra 1% e 5% al mese. Pertanto, anche se le batterie agli ioni di sodio vengono lasciate inattive per un periodo prolungato, possono mantenere una capacità elevata.
Batterie al piombo: Hanno un tasso di autoscarica relativamente alto, da 5% a 10% al mese.
Manutenzione
Batterie agli ioni di sodio: Richiedono meno manutenzione e hanno costi di manutenzione inferiori.
Batterie al piombo: Le batterie al piombo-acido allagate necessitano di controlli regolari del livello dell'elettrolito e, se necessario, dell'aggiunta di acqua distillata. Anche i terminali delle batterie al piombo devono essere puliti regolarmente per evitare che la corrosione e l'ossidazione compromettano l'efficacia dei collegamenti. Inoltre, è importante assicurarsi che le batterie siano regolarmente sottoposte a una carica di equalizzazione.
Protezione dell'ambiente
Batterie agli ioni di sodio: Le materie prime delle batterie agli ioni di sodio sono molto ecologiche, ma l'impatto ambientale delle sostanze chimiche coinvolte deve ancora essere valutato. Inoltre, il sistema di riciclaggio delle batterie agli ioni di sodio non è ancora maturo e sono necessari ulteriori sviluppi e miglioramenti tecnologici.
Batterie al piombo: Le batterie al piombo contengono metalli pesanti tossici, che possono inquinare l'ambiente durante l'estrazione delle risorse e la produzione delle batterie. Tuttavia, il sistema di riciclaggio delle batterie al piombo è relativamente maturo, anche se è importante garantire una gestione corretta per evitare l'inquinamento. Una manipolazione impropria che porta alla fuoriuscita di liquido può comunque causare gravi danni ambientali.
Applicazione
Batterie agli ioni di sodio: Grazie alla loro maggiore densità energetica e alla durata di vita più lunga, sono adatte all'uso nei veicoli elettrici e nei sistemi di accumulo di energia su larga scala. Hanno anche il potenziale per sostituire le batterie al piombo come batterie di avviamento per i veicoli.
Batterie al piombo: Grazie al loro basso costo e all'elevata corrente di scarica istantanea, le batterie al piombo sono comunemente utilizzate per l'avviamento delle auto, i gruppi di continuità e altre applicazioni industriali.
La batteria agli ioni di sodio può sostituire la batteria al piombo?
Molte persone sono attente a questo problema e hanno opinioni diverse. A dire il vero, sebbene le batterie agli ioni di sodio abbiano un grande potenziale, ci vorrà molto tempo prima che possano sostituire completamente le batterie al piombo. In effetti, la questione se le batterie agli ioni di sodio possano o meno sostituire quelle al piombo non ha ancora una risposta definitiva. Non è una questione che può essere risolta con una semplice affermazione; dipende da molteplici fattori:
Maturità tecnologica
Le batterie agli ioni di sodio sono ancora una tecnologia emergente che non è stata completamente commercializzata. Per sostituire le batterie al piombo, è necessario prima aprire il mercato delle batterie agli ioni di sodio.
Considerazioni sui costi
Uno dei motivi per cui le batterie al piombo sono così popolari è il loro basso costo. Sebbene le batterie agli ioni di sodio siano ricche di risorse e abbiano il potenziale per essere più economiche di quelle al piombo, per sostituirle è necessario mantenere prestazioni eccellenti riducendo i costi.
Adattabilità al mercato
Mercati e applicazioni diversi hanno requisiti diversi per i prodotti. Le batterie agli ioni di sodio sono più diffuse nei settori dei veicoli elettrici e dell'accumulo di energia su larga scala. Le batterie al piombo sono attualmente più utilizzate nelle applicazioni di mercato sensibili al prezzo.
Innovazione tecnologica
Per poter penetrare pienamente nel mercato, le batterie agli ioni di sodio devono continuare a migliorare la loro densità energetica e la durata del ciclo.
Politica ambientale
Le batterie agli ioni di sodio sono più ecologiche. Se le politiche di protezione ambientale diventano più severe, l'uso delle batterie al piombo-acido potrebbe subire un impatto.
In sintesi, se le batterie agli ioni di sodio riusciranno a compiere progressi tecnologici, a migliorare la densità energetica e la durata dei cicli, in futuro potranno gradualmente sostituire le batterie al piombo in alcuni settori. Tuttavia, se vogliono espandere le loro applicazioni e sostituire completamente le batterie al piombo, devono continuare a crescere.
Infine, vi invito a condividere le vostre preziose idee, in modo da poter esplorare insieme questo argomento.
Batterie agli ioni di sodio consigliate
Celle cilindriche al sodio:
Batterie di avviamento per motocicli:
Batterie al sodio per l'avviamento:
Articolo correlato:
Batteria agli ioni di sodio vs. batteria agli ioni di litio
Ioni di litio VS. Batterie al piombo acido | Guida al confronto
"Celle cilindriche al sodio:
3V 12Ah - 18650"
12 Ah è sbagliato. Secondo la scheda tecnica la capacità è di 1200 mAh = 1,2 Ah.
Salve, grazie mille per averci segnalato l'errore. Ora è stato corretto.