1. Gli ioni di sodio funzionano meglio a basse temperature. Pu\u00f2 davvero raggiungere i 160wh\/kg ora?
\nIn teoria si pu\u00f2 ottenere. Ma non vengono forniti parametri per la durata del ciclo. L'attuale stabilit\u00e0 dei cicli non \u00e8 buona. I veicoli elettrici sul mercato richiedono 2.000 volte, ma la ricerca attuale ne consente solo 1.000. 160wh\/kg. \u00c8 possibile caricare rapidamente 80% della batteria in 15 minuti, il che teoricamente non rappresenta un problema. La situazione a bassa temperatura \u00e8 migliore perch\u00e9 non ci sono la composizione e i parametri del materiale, quindi bisogna essere sospettosi. Le batterie al sodio sono pi\u00f9 grandi di quelle al litio, le loro prestazioni dinamiche sono relativamente scarse e il movimento degli ioni di sodio sar\u00e0 pi\u00f9 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.<\/p>\n
2. Quali sono i principali fattori che influenzano la durata del ciclo? Quanto margine di miglioramento c'\u00e8 nell'indicatore della durata del ciclo e quando si pu\u00f2 stimare che sar\u00e0 in grado di soddisfare la durata del ciclo di una batteria di accumulo di energia? Stabilit\u00e0 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 pu\u00f2 cambiare. Alcuni materiali sono relativamente stabili e possono quindi mantenere la durata del ciclo. La circolazione degli ioni di sodio non \u00e8 buona come quella di altri materiali, soprattutto perch\u00e9 il volume \u00e8 troppo grande, il che causa maggiori danni alla struttura del materiale. In termini di durata, pu\u00f2 raggiungere le 1.000 volte. Ma questo problema potr\u00e0 essere risolto in futuro grazie alla tecnologia. Pu\u00f2 rendere il materiale pi\u00f9 stabile. Nei prossimi 3-5 anni, il numero totale di cicli potr\u00e0 essere di 3.000-4.000 volte senza alcun problema.<\/p>\n
3. Se si sostituiscono i materiali dell'elettrodo positivo e negativo e gli ioni di sodio sostituiscono il litio, di quanto diminuir\u00e0 il costo rispetto a oggi?
\nAttualmente gli ioni di sodio non sono ancora stati prodotti in serie. Il costo del materiale \u00e8 superiore a quello dell'attuale litio industriale.
\nTuttavia, dopo la produzione di massa, l'intero processo produttivo \u00e8 uguale a quello delle batterie al litio e il costo complessivo pu\u00f2 essere ridotto di circa 50%. Tuttavia, i materiali degli elettrodi positivi e negativi non sono ancora stati determinati, quindi \u00e8 impossibile fare una stima. L'elettrodo negativo ha un leggero vantaggio rispetto al litio. Il vantaggio maggiore \u00e8 ancora nell'elettrodo positivo, perch\u00e9 le prestazioni relative del manganese sono pi\u00f9 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 \u00e8 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 \u00e8 molto pi\u00f9 alto del manganese. Tuttavia, se si utilizza l'ossido di litio e manganese, le prestazioni saranno scarse se c'\u00e8 troppo manganese. Ma il manganese pu\u00f2 essere utilizzato come elemento stabilizzante in grande quantit\u00e0 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 sar\u00e0 notevolmente ridotto rispetto alle attuali batterie al litio.<\/p>\n
4. Confrontando le attuali aziende produttrici di batterie agli ioni di litio a livello nazionale, dal punto di vista tecnico, ci sono aziende leader?
\nTra le aziende tradizionali, la societ\u00e0 CATL ha un team che produce batterie agli ioni di sodio. Il loro team di ricerca e sviluppo \u00e8 relativamente grande e il loro layout \u00e8 pi\u00f9 a lungo termine. Dispone di batterie agli ioni di sodio gi\u00e0 esistenti e ha pubblicato delle novit\u00e0. Pertanto, la loro tecnologia \u00e8 relativamente avanzata e molte universit\u00e0 stanno facendo ricerca e sviluppo. Ad esempio, l'Accademia delle Scienze cinese ha incubato Zhongke Haina, specializzata in batterie agli ioni di sodio. L'Universit\u00e0 Jiao Tong di Shanghai ha incubato la Sodium Innovative Energy di Shaoxing, che produce principalmente batterie per l'accumulo di energia ed \u00e8 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 attivit\u00e0 principali di CATL sono altre, ad eccezione di alcune attivit\u00e0 di ricerca e sviluppo sul sodio.
\nTuttavia, 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.<\/p>\n
5. Zhongke Haina ha sviluppato una batteria al sodio con una densit\u00e0 energetica di circa 145wh\/kg e una durata del ciclo di oltre 4.500 volte. Cosa ne pensate?
\nLa 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%, pu\u00f2 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 \u00e8 costituito da materiali stratificati, basati sul sistema sodio-manganese-ossigeno, drogato con elementi come rame, ferro e cobalto. Anche l'elettrodo negativo \u00e8 costituito da carbonio duro. Anche l'elettrolita \u00e8 costituito da esafluorofosfato di sodio.<\/p>\n
6. Quali misure specifiche ha il Paese nella politica industriale?
\nIl livello nazionale \u00e8 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 \u00e8 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.<\/p>\n
7. Qual \u00e8 la differenza tra le apparecchiature per la produzione di batterie al sodio e di batterie al litio?
\nL'attrezzatura per la produzione dei materiali \u00e8 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'elettricit\u00e0 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 pi\u00f9 carbonato di litio o idrossido di litio. Nelle batterie al sodio i sali metallici rimangono invariati, cio\u00e8 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 \u00e8 lo stesso. I produttori di catodi possono sostanzialmente utilizzare le attuali attrezzature per la produzione di catodi per batterie al litio, ma \u00e8 necessario apportare alcune modifiche ai parametri e alle condizioni di produzione specifiche. Ma l'attrezzatura \u00e8 fondamentalmente la stessa. Anche la differenza di grafite non sar\u00e0 eccessiva. L'elettrolita \u00e8 sostanzialmente simile, cio\u00e8 l'esafluorofosfato di litio disciolto \u00e8 sostituito dall'esafluorofosfato di sodio, ma non \u00e8 molto diverso dall'intera linea di produzione di batterie al litio.<\/p>\n
8. Se gli ioni di sodio possono essere utilizzati come batterie allo stato solido, di quanto pu\u00f2 essere aumentata la densit\u00e0 energetica? Il rapporto prezzo\/prestazioni sar\u00e0 pi\u00f9 alto?
\nLe batterie allo stato solido agli ioni di sodio hanno pochi vantaggi. Da un lato, la sua maturit\u00e0 tecnologica \u00e8 attualmente relativamente bassa. Il problema principale \u00e8 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 \u00e8 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 pi\u00f9 comunemente utilizzati sono materiali stratificati o materiali a disco rigido. Tuttavia, il rapporto di volume degli ioni di sodio \u00e8 grande e non \u00e8 facile migrare nei solidi. La sua conducibilit\u00e0 ionica \u00e8 relativamente scarsa negli elettroliti. Pertanto, se si vuole realizzare una batteria al sodio allo stato solido, bisogna prima trovarne una con una mobilit\u00e0 ionica relativamente elevata. Ci vorranno 5-10 anni per sviluppare un prodotto con prestazioni migliori.<\/p>\n
9. Se si trova un buon elettrolita per le batterie al sodio, di quanto si pu\u00f2 aumentare la densit\u00e0 energetica?
\nSe non riesce a raggiungere i 200wh\/kg, il suo miglioramento nelle batterie agli ioni di sodio liquido sar\u00e0 molto limitato. Se ben fatto, potrebbe raggiungere i 150-180wh\/kg.
\nL'elettrolita rappresenta oltre 20% del peso della batteria. Se viene trasformato in uno stato solido e ben fatto, pu\u00f2 essere reso molto sottile e l'intera densit\u00e0 energetica pu\u00f2 essere ottimizzata. Tuttavia, l'elettrolita solido non pu\u00f2 essere reso molto sottile perch\u00e9 c'\u00e8 il rischio di cortocircuito. Se viene reso spesso, la densit\u00e0 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 capacit\u00e0 degli elettrodi positivi e negativi pu\u00f2 produrre 90%-100% di energia allo stato liquido, ma solo 60%-70% possono essere utilizzati allo stato solido. Poich\u00e9 comporta la migrazione di ioni nel solido, l'elettrolita pu\u00f2 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 sar\u00e0 compromesso e anche l'aumento della densit\u00e0 energetica sar\u00e0 ridotto. Sar\u00e0 limitato.<\/p>\n
10. \u00c8 previsto lo sviluppo di batterie agli ioni di sodio all'estero? Quali sono i loro progressi?
\nGli 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.
\nAnche 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.<\/p>\n
11. Quando la tecnologia agli ioni di sodio sar\u00e0 matura, quale sar\u00e0 la sua percentuale rispetto alla capacit\u00e0 totale delle batterie installate?
\nI vantaggi tecnici degli ioni di sodio si riflettono nei produttori di massa, ma lo svantaggio \u00e8 che la densit\u00e0 di energia \u00e8 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 densit\u00e0 energetica, come i veicoli elettrici a bassa velocit\u00e0 e gli autobus elettrici. Pertanto, se la tecnologia matura nel sodio, la sua quota di mercato nel campo dell'accumulo di energia pu\u00f2 superare le 50%. Tuttavia, in termini di batterie di potenza, \u00e8 difficile che le batterie agli ioni di sodio occupino una quota di mercato relativamente alta, fino a 20%.<\/p>\n
12. Quale delle due batterie pu\u00f2 svilupparsi pi\u00f9 velocemente e in modo pi\u00f9 maturo, le batterie agli ioni di sodio o le celle a combustibile?
\nDal punto di vista della maturit\u00e0 tecnologica, sono pi\u00f9 ottimista sulle batterie agli ioni di sodio, perch\u00e9 il processo \u00e8 molto simile a quello delle batterie agli ioni di litio e le batterie agli ioni di litio sono gi\u00e0 molto mature, quindi il processo di promozione della produzione di massa delle batterie agli ioni di sodio sar\u00e0 molto veloce, nel giro di 2-3 anni. \u00c8 possibile creare catene industriali correlate.
\nTuttavia, la produzione e l'applicazione di massa delle celle a combustibile \u00e8 ancora relativamente lunga. Le celle a combustibile sono l'obiettivo finale per risolvere i problemi energetici. L'ultima cosa \u00e8 la reazione tra idrogeno e ossigeno, che \u00e8 molto pulita e ha un'alta densit\u00e0 energetica. Ma l'attuale collo di bottiglia \u00e8 lo stoccaggio e il rilascio dell'idrogeno, oltre al problema dei metalli preziosi nei catalizzatori delle celle a combustibile. \u00c8 difficile ridurre il costo dei metalli preziosi ed \u00e8 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 perch\u00e9 le celle a combustibile maturino davvero e il costo della produzione di idrogeno si riduca.<\/p>\n
13. Se la Cina \u00e8 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?
\nCome materie prime per gli ioni sodio, la Cina dispone di sufficienti risorse minerarie.<\/p>\n
14. Le celle a combustibile agli ioni di sodio e agli ioni di litio coesisteranno?
\nLe probabilit\u00e0 sono elevate. Perch\u00e9 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 possibilit\u00e0 di coesistenza \u00e8 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 \u00e8 cos\u00ec rapida come quella delle batterie al litio.<\/p>\n
15. Dove viene utilizzato il piombo-acido su larga scala?
\nCentrali di accumulo di energia e batterie start-stop per veicoli a carburante, questi due aspetti. Poich\u00e9 la sua tecnologia \u00e8 matura, svolge un buon lavoro anche nel riciclaggio industriale, come quello delle batterie. Sebbene il piombo sia tossico e inquinante, se il riciclaggio \u00e8 fatto bene, l'inquinamento pu\u00f2 essere evitato. Questa tecnologia di riciclaggio \u00e8 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.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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