Batería de iones de sodio: una alternativa a la batería de iones de litio
batería de iones de sodio
1.¿Por qué los científicos pueden asociar el desarrollo de baterías de iones de sodio con las baterías de iones de litio?
1) Propiedades químicas similares: el sodio y el litio pertenecen al mismo grupo (metales alcalinos) en la tabla periódica, lo que les confiere características físicas y químicas similares, así como mecanismos de almacenamiento. Tanto el sodio como el litio son iones positivos monovalentes con estructuras electrónicas similares, lo que permite que el sodio experimente procesos de carga y descarga entre electrodos positivos y negativos similares al litio.
2) Universalidad de los principios de las baterías: el éxito de las baterías de iones de litio demostró a los científicos que los principios de las baterías basados en el movimiento de los iones son universales. Al reemplazar el litio con sodio en los materiales de los electrodos, los científicos pueden intentar construir un sistema de batería similar pero más económico y sostenible.
3)Abundantes recursos de sodio: El sodio es el séptimo elemento más abundante en la corteza terrestre, mientras que la capacidad de almacenamiento del litio es inferior a una milésima parte de la del sodio, por lo que las materias primas para las baterías de iones de sodio son más abundantes.
2. ¿Cuáles son las ventajas del desarrollo de baterías de iones de sodio ?
1) Ventajas de las baterías de iones de sodio
Menor costo: Como se mencionó anteriormente, el sodio es uno de los elementos abundantes en la Tierra, con una distribución más amplia en comparación con el litio. Esto conduce a costes de materia prima relativamente más bajos para las baterías de iones de sodio, lo que contribuye a la reducción de los costes generales en el campo del almacenamiento de energía.
Alta densidad de energía: La densidad de energía de las baterías de iones de litio suele estar entre 150 y 250 Wh/kg. Por ejemplo, la densidad de energía de la batería de iones de litio instalada en el coche eléctrico Tesla Modelo Y es de 161 Wh/kg. Ya en 2021, las empresas chinas de baterías desarrollaron baterías de iones de sodio con una densidad energética de 160 Wh/kg. Actualmente, se espera que las baterías de iones de sodio ofrezcan una mayor duración, lo que las hace ideales para vehículos eléctricos y sistemas de energía renovable.
Alta conductividad: los iones de sodio exhiben una alta conductividad eléctrica, lo que permite ciclos de carga y descarga eficientes en aplicaciones de baterías. Por ejemplo, la eficiencia de carga y descarga de las baterías de iones de sodio suele ser de hasta más del 90%, lo que permite una carga y descarga eficientes.
2) La necesidad de almacenamiento de energía.
Debido a la influencia del clima y el tiempo, la capacidad de producción de fuentes de energía renovables como la eólica y la solar no es lo suficientemente estable. Las baterías de iones de sodio pueden almacenar energía durante períodos de alta producción y liberarla durante períodos de baja producción, equilibrando la relación de oferta y demanda de los usuarios. Además, las baterías de iones de sodio tienen una buena estabilidad del ciclo y pueden satisfacer las necesidades de carga y descarga frecuentes, como los sistemas de almacenamiento de energía.
3) Iteración e innovación de la tecnología de baterías
Debido a la similitud en las estructuras electrónicas entre el sodio y el litio, los científicos pueden aprovechar el pensamiento técnico y la experiencia de las baterías de iones de litio para el desarrollo y la innovación de baterías de iones de sodio.
En 2030, las baterías de iones de sodio marcarán el comienzo de la era del TWh, para la que aún faltan seis años. La velocidad de la electricidad de sodio definitivamente será muy rápida, porque la estación de baterías de iones de sodio se desarrolla sobre los hombros del "gigante de la industria de las baterías de litio". Si toda la acumulación de talento, tecnología y capital se transfiere a la industria de las baterías de iones de sodio, la industria actual de las baterías de iones de sodio será la industria de las baterías de iones de litio de hace diez años, y las oportunidades superarán los desafíos.
3. ¿En qué escenarios se pueden utilizar las baterías de iones de sodio ?
1) Sistema de almacenamiento de energía en el hogar
Las baterías de iones de sodio se pueden utilizar en sistemas de almacenamiento de energía domésticos, donde almacenan el exceso de energía solar o eólica para utilizarla durante la noche o cuando no hay viento. Estos sistemas pueden reducir los costos de consumo de energía en el hogar y al mismo tiempo reducir la dependencia de la red eléctrica.
2) Contenedor de almacenamiento de baterías industriales y comerciales.
Las baterías de iones de sodio también se pueden utilizar en contenedores de almacenamiento de baterías industriales y comerciales, como en empresas industriales o centros comerciales. Al almacenar el exceso de energía durante los períodos de baja carga y liberarlo durante las horas pico, se reducen los picos de consumo de energía, se reduce la presión de carga en la red y se ahorran costos de energía.
3) Baterías de vehículos eléctricos
Las baterías de iones de sodio también se pueden utilizar como baterías de energía y baterías de almacenamiento de energía para vehículos eléctricos. Su alta densidad de energía puede proporcionar una autonomía de crucero más larga y satisfacer las necesidades de viaje de los usuarios. Como carritos de golf, vehículos logísticos, scooters eléctricos, bicicletas eléctricas, etc. La economía y la densidad energética de las baterías de iones de sodio las convierten en un potencial punto de inflexión en el transporte eléctrico, proporcionando una alternativa a las baterías tradicionales de iones de litio.
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