In letzter Zeit stellen uns immer mehr Kunden die Frage, ob Natrium-Ionen-Batterien in Zukunft Lithium-Batterien ersetzen können. Was ist der Hauptunterschied zwischen Natrium-Ionen-Batterien und Lithium-Batterien? Hier erläutern wir dies im Detail.
Mit der öffentlichen Konferenz von CATL zu Natrium-Ionen-Batterien steht die Ära der Natrium-Ionen-Batterien bevor. Nun wird erwartet, dass CATL die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien beschleunigen und in Zukunft Eisen-Lithium-Batterien teilweise ersetzen wird.
Was ist eine Natrium-Ionen-Batterie? Was sind seine Vor- und Nachteile und welche zukünftigen Anwendungsaussichten? Folgendes ist unser Urteil:
1) Natriumionenbatterien sind keine neue Technologie, es gibt keine sogenannte „bahnbrechende“ Innovation, es handelt sich vielmehr um eine technologische Iteration;
2) Natrium-Ionen-Batterien haben deutliche Vor- und Nachteile, enorme Ressourcen und Kostenvorteile, weshalb gute Anwendungsaussichten in den Bereichen Energiespeicherung, elektrische Zweiräder und langsame Fahrzeuge der A00-Klasse erwartet werden. Die geringe Energiedichte macht es jedoch schwierig, leistungsstarke Autobatterien zu ersetzen (es sei denn, die Energiedichte von Natrium-Ionen-Batterien der nächsten Generation kann 200 Wh/kg überschreiten);
3) Angesichts der Tatsache, dass Natriumreserven reichlicher vorhanden sind als Lithium, sollten Unternehmen der strategischen Bedeutung von Natriumbatterien als technische Reserve zur Gewährleistung der Energiesicherheit gebührende Aufmerksamkeit schenken.
1. Was ist eine Natrium-Ionen-Batterie?
Die Forschung zu Natriumionenbatterien lässt sich bis in die 1970er Jahre zurückverfolgen. In den letzten 10 Jahren kam es in der entsprechenden Forschung zu einem massiven Durchbruch, und die Branche hat begonnen, sich auf den Weg zu machen. Ähnlich wie das Funktionsprinzip des Schaukelstuhls mit Lithium-Ionen-Batterie ist die Funktion der Natrium-Ionen-Batterie auf die Bewegung von Natriumionen zwischen den positiven und negativen Elektroden angewiesen.
Der größte Unterschied zwischen Natrium-Ionen-Batterie und Lithium-Batterie ist das Kathodenmaterial:
1) Natriumionenbatterien verwenden das NaCuFeMnO/Weichkohlenstoff-System im Vergleich zum Lithiumeisenphosphat/Graphit-System;
2) Wählen Sie Materialien auf Kohlenstoffbasis, Übergangsmetalloxide, Legierungsmaterialien usw. für die negative Elektrode.
3) Wählen Sie Natriumsalz wie Natriumhexafluorphosphat im Vergleich zu einer Lithiumbatterie als Elektrolyt;
4) Der Anodenstromkollektor besteht aus Aluminiumfolie im Vergleich zu Lithiumkupferfolie.
In Bezug auf Herstellung und Produktionsausrüstung weisen Natriumionenbatterien und Lithiumbatterien eine hohe Kompatibilität auf.
Wie ist die Entwicklung bei Natrium-Ionen-Batterien?
Seit 2021 steht das starke Wachstum der weltweiten Batterienachfrage zunehmend vor dem Problem der Ressourcenknappheit bei Lithium. Winddaten, Stand 20.07.2021, der Preis für Lithiumcarbonat ist in diesem Jahr um 66 % und für Lithiumhydroxid um 96 % gestiegen.
Im Vergleich zu Lithiumressourcen sind Natriumressourcen reich an Reserven und weit verbreitet, sodass Natriumbatterien nach einer groß angelegten kommerziellen Nutzung einen größeren Kostenvorteil haben werden.
2. Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile von Lithiumbatterien und entwickeln Sie Natriumionenbatterien
Im Vergleich zu Lithium-Batterien haben Natrium-Ionen-Batterien folgende Vorteile:
1) Reichlich vorhandene Ressourcen, die Häufigkeit der Natriumionenkruste des Hauptladungsträgers von Natriumionenbatterien beträgt etwa 2,36 %, was viel höher ist als 0,002 % der Lithiumionen;
2) Die Kosten sind niedriger. Die Kathodenmaterialkosten von Natriumionenbatterien (NaCuFeMnO/Soft-Carbon-System) betragen nur 40 % der Kathodenmaterialkosten von Lithiumionenbatterien (Lithiumeisenphosphat/Graphitsystem);
3) Sicherer: Die Natriumionenbatterie weist eine relativ stabile elektrochemische Leistung auf.
Nachteile von Lithium-Batterien und Natrium-Ionen-Batterien:
1) Die Energiedichte ist gering. Die aktuelle Einzelenergiedichte von Natrium-Ionen-Batteriezellen beträgt nur 120 Wh/kg und ist damit deutlich niedriger als die 180 Wh/kg von Lithium-Eisenphosphat-Batterien und die ternären 240 Wh/kg.
2) Die Lebensdauer ist relativ kurz. Die aktuellen Zykluszeiten von Natriumionenbatterien liegen bei etwa dem 1500-fachen, was deutlich niedriger ist als das 6000-fache von Lithium-Eisenphosphat-Batterien und das 3000-fache von NMC-Batterien.
3) Die Industriekette ist immer noch unvollkommen. Da noch keine technische Ausrüstung und Einrichtungen zur Unterstützung der Lieferkette geschaffen wurden, sind die aktuellen Produktionskosten höher als die von Lithiumbatterien.
3. Natrium-Ionen-Batterien haben einen Marktanteil im zweistelligen Milliardenbereich
Durch die obige Analyse wird festgestellt, dass Natriumionenbatterien ganz unterschiedliche Vor- und Nachteile haben.
Riesige Ressourcen und Kostenvorteile lassen breite Anwendungsaussichten in den Bereichen Energiespeicherung, elektrische Zweiräder und Automobile der A00-Klasse erwarten. Die geringe Energiedichte hat jedoch dazu geführt, dass die Anforderungen an die Langzeitlebensdauer neuer Energiefahrzeuge nur unzureichend erfüllt werden.
CITIC Securities geht davon aus, dass Natriumionenbatterien aufgrund ihrer Kostenvorteile voraussichtlich in Energiespeichern, Baumaschinen, Kommunikationsbasisstationen, Zweirädern und anderen Szenarien mit geringeren Anforderungen an die Energiedichte kommerzialisiert werden. Die Technik bildet eine gewisse Ergänzung.
Everbright Securities geht davon aus, dass Natrium-Ionen-Batterien gute Anwendungsaussichten in den Bereichen Energiespeicherung, elektrische Zweiräder und Automobile der A00-Klasse haben. Es wird geschätzt, dass im Jahr 2025 der inländische Energiespeicherbedarf 48 GWh beträgt, Zweiräder 41 GWh und Autos der A00-Klasse 34 GWh. Derzeit werden in diesen drei Szenarien hauptsächlich Lithium-Eisenphosphat-Batterien verwendet. Wenn die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien reibungslos voranschreitet, werden Eisen-Lithium-Batterien ersetzt.
Mittlerweile setzen immer mehr Unternehmen auf die Forschung und Vermarktung von Natrium-Ionen-Batterien. Auch VTC Power verfolgt diesen Schritt und investiert Milliarden RMB in die Natrium-Ionen-Batterie für den Zukunftsmarkt.
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