Recentemente sempre più clienti ci chiedono se la batteria agli ioni di sodio sostituirà la batteria al litio in futuro. Qual è la differenza principale tra la batteria agli ioni di sodio e la batteria al litio? Qui spieghiamo in dettaglio.
Con la conferenza pubblica di CATL sulle batterie agli ioni di sodio, l'era delle batterie agli ioni di sodio sta arrivando. Ora si prevede che CATL accelererà l'industrializzazione delle batterie agli ioni di sodio e sostituirà parzialmente le batterie ferro-litio in futuro.
Cos'è una batteria agli ioni di sodio? Quali sono i suoi vantaggi e svantaggi e le sue future prospettive applicative? Quello che segue è il nostro giudizio:
1) La batteria agli ioni di sodio non è una nuova tecnologia, non esiste la cosiddetta innovazione "rivoluzionaria", si tratta piuttosto di un'iterazione tecnologica;
2) Le batterie agli ioni di sodio presentano vantaggi e svantaggi distinti, enormi risorse e vantaggi in termini di costi, che fanno prevedere buone prospettive di applicazione nei campi dello stoccaggio dell'energia, dei veicoli elettrici a due ruote e dei veicoli a bassa velocità di classe A00. Tuttavia, la bassa densità di energia rende difficile la sostituzione delle batterie per auto ad alta durata (a meno che la densità di energia delle batterie agli ioni di sodio di prossima generazione non possa superare i 200 Wh/kg);
3) Considerando che le riserve di sodio sono più abbondanti di quelle di litio, le imprese dovrebbero prestare la dovuta attenzione al significato strategico delle batterie al sodio come riserva tecnica per garantire la sicurezza energetica.
1. Cos'è una batteria agli ioni di sodio?
La ricerca sulle batterie agli ioni di sodio può essere fatta risalire agli anni ’70. Negli ultimi 10 anni, la ricerca correlata ha dato il via a un boom e l’industria ha iniziato a distendersi. Similmente al principio di funzionamento della sedia a dondolo con batteria agli ioni di litio, la batteria agli ioni di sodio si basa sul movimento degli ioni di sodio tra gli elettrodi positivo e negativo per funzionare.
La più grande differenza tra la batteria agli ioni di sodio e la batteria al litio è il materiale del catodo:
1) La batteria agli ioni di sodio adotta il sistema NaCuFeMnO/carbonio morbido rispetto al sistema litio ferro fosfato/grafite;
2) Selezionare materiali a base di carbonio, ossidi di metalli di transizione, materiali in lega, ecc. per l'elettrodo negativo;
3) Scegliere il sale di sodio come l'esafluorofosfato di sodio rispetto alla batteria al litio come elettrolita;
4) Il collettore di corrente anodica è un foglio di alluminio rispetto a un foglio di rame e litio.
In termini di apparecchiature di produzione e produzione, le batterie agli ioni di sodio e le batterie al litio hanno un'elevata compatibilità.
Qual è lo sviluppo delle batterie agli ioni di sodio?
Dal 2021, l’elevata crescita della domanda globale di batterie ha iniziato a far fronte al problema dei limiti delle risorse di litio. Dati sull'energia eolica, al 20/07/2021, quest'anno il prezzo del carbonato di litio è aumentato del 66% e quello dell'idrossido di litio è aumentato del 96%.
Rispetto alle risorse di litio, le risorse di sodio sono ricche di riserve e ampiamente distribuite, quindi le batterie al sodio avranno un maggiore vantaggio in termini di costi dopo l’uso commerciale su larga scala.
2. Confronta i vantaggi e gli svantaggi delle batterie al litio e sviluppa batterie agli ioni di sodio
Rispetto alle batterie al litio, le batterie agli ioni di sodio presentano i seguenti vantaggi:
1) Risorse abbondanti, l'abbondanza della crosta di ioni di sodio del principale portatore di carica delle batterie agli ioni di sodio è di circa il 2,36%, che è molto superiore allo 0,002% degli ioni di litio;
2) Il costo è inferiore. Il costo del materiale catodico delle batterie agli ioni di sodio (sistema NaCuFeMnO/carbonio dolce) è solo il 40% del costo del materiale catodico delle batterie agli ioni di litio (sistema litio ferro fosfato/grafite);
3) Più sicura, la batteria agli ioni di sodio ha prestazioni elettrochimiche relativamente stabili.
Svantaggi della batteria al litio e della batteria agli ioni di sodio:
1) La densità energetica è bassa. L’attuale densità energetica singola delle celle delle batterie agli ioni di sodio è di soli 120 Wh/kg, che è significativamente inferiore ai 180 Wh/kg delle batterie al litio ferro fosfato e ai 240 Wh/kg delle batterie ternarie.
2) La durata del ciclo è relativamente breve. Gli attuali tempi di ciclo delle batterie agli ioni di sodio sono fino a circa 1500 volte, che è significativamente inferiore a 6000 volte delle batterie al litio ferro fosfato e 3000 volte delle batterie NMC.
3) La filiera industriale è ancora imperfetta. Poiché non sono ancora state realizzate attrezzature tecniche e strutture di supporto alla catena di fornitura, l’attuale costo di produzione è superiore a quello delle batterie al litio.
3. Le batterie agli ioni di sodio occupano decine di miliardi di spazio di mercato
Attraverso l'analisi di cui sopra, si scoprirà che le batterie agli ioni di sodio presentano vantaggi e svantaggi molto distinti.
Le enormi risorse e i vantaggi in termini di costi fanno prevedere ampie prospettive di applicazione nei settori dello stoccaggio dell’energia, dei veicoli elettrici a due ruote e delle automobili di classe A00. Tuttavia, la bassa densità di energia ha portato a uno scarso grado di corrispondenza con i requisiti di resistenza a lungo termine dei veicoli a nuova energia.
CITIC Securities ritiene che, in virtù dei vantaggi in termini di costi, le batterie agli ioni di sodio dovrebbero essere commercializzate in sistemi di stoccaggio dell'energia, macchinari edili, stazioni base di comunicazione, veicoli a due ruote e altri scenari con requisiti di densità energetica inferiori. La tecnologia costituisce un certo supplemento.
Everbright Securities ritiene che le batterie agli ioni di sodio abbiano buone prospettive di applicazione nei settori dello stoccaggio dell'energia, delle due ruote elettriche e delle automobili di classe A00. Si stima che nel 2025 la domanda nazionale di stoccaggio di energia sarà di 48 GWh, le due ruote richiederanno 41 GWh e le auto di classe A00 richiederanno 34 GWh. Attualmente, questi tre scenari utilizzano principalmente batterie al litio ferro fosfato. Se l’industrializzazione delle batterie agli ioni di sodio procederà senza intoppi, le batterie ferro-litio verranno sostituite.
Ora sempre più aziende depolizzano la ricerca e la commercializzazione delle batterie agli ioni di sodio. Anche VTC Power insegue il passo e investe miliardi di RMB nella batteria agli ioni di sodio per il mercato futuro.
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