Natrium-ion (Na-ion) batterijen gebruiken natriumionen in plaats van lithiumionen om energie op te slaan en te leveren. Natrium is veel overvloediger en milieuvriendelijker dan lithium, maar er zijn nog verschillende uitdagingen om van natrium-ionbatterijen de nieuwe batterijkampioen te maken.
Batterijen worden cruciaal in het dagelijks leven, en wie met een betere batterij komt, krijgt de wereld op een bord. Natrium-ionbatterijen zijn een grote kanshebber voor de kroon op lithium-ionbatterijen, maar wat maakt ze precies speciaal?
Wat is een natrium-ionbatterij Batterij?
Natrium-ionbatterijen zijn batterijen die natriumionen (kleine deeltjes met een positieve lading) gebruiken in plaats van lithiumionen om energie op te slaan en weer vrij te geven. Natrium-ionbatterijen begonnen in de jaren 90 commerciële levensvatbaarheid te tonen als een mogelijk alternatief voor lithium-ionbatterijen, het type dat gewoonlijk wordt gebruikt in telefoons en elektrische auto's.
Hoe natrium-ionbatterijen werken
Natrium-ionbatterijen, ook wel Na-ionbatterijen genoemd, gebruiken een chemische reactie om elektrische energie op te slaan en vrij te geven. Zoals alle batterijen hebben ze twee elektroden (een positieve elektrode en een negatieve elektrode) gescheiden door een elektrolyt, een speciale substantie die ervoor zorgt dat ionen (kleine deeltjes met een positieve of negatieve lading) tussen de elektroden kunnen bewegen.
Natrium-ionbatterijen werken op dezelfde manier als lithium-ionbatterijen, maar ze gebruiken natriumionen in plaats van lithiumionen. De materiaalkeuze voor de elektroden en elektrolyten kan de prestaties en levensduur van de batterij beïnvloeden, dus onderzoekers experimenteren voortdurend met verschillende combinaties om de beste combinatie van kosten, prestaties en veiligheid te vinden. Over het algemeen bevatten de kathode (de negatieve elektrode) en de elektrolyt natrium.
Wat maakt natrium-ionbatterijen geweldig?
Lithium-ionbatterijen domineren momenteel, en er is genoeg onderzoek om ze nog beter te maken dan ze nu zijn. Toch hebben natrium-ionbatterijen een aantal duidelijke voordelen.
- Natrium is een veel overvloediger element dan lithium, waardoor het gemakkelijker en goedkoper te verkrijgen is. Dit zou natrium-ionbatterijen goedkoper kunnen maken om te produceren dan lithium-ionbatterijen en milieuvriendelijker om op te starten!
- Natrium-ionbatterijen hebben het potentieel om een vergelijkbare energiedichtheid te bieden als lithium-ionbatterijen, waardoor ze geschikt voor een breed scala aan vergelijkbare toepassingen, hoewel ze er nog niet helemaal zijn.
- Natrium-ionbatterijen worden over het algemeen als veiliger beschouwd dan lithium-ionbatterijen, omdat ze minder vatbaar zijn voor oververhitting en vastlopen vuur. Hoewel verschillende experimentele lithiumbatterijen een ongelooflijke weerstand hebben getoond tegen schade waardoor de huidige batterijen zouden ontploffen.
De nadelen van natrium-ionbatterijen
Er bestaat niet zoiets als perfecte batterijtechnologie en er zijn enkele redenen waarom natrium-ionbatterijen het nog niet hebben overgenomen van lithium.
- Natrium-ionbatterijen hebben een lagere spanning (2,5V) dan lithium-ionbatterijen (3,7V), die betekent dat ze mogelijk niet geschikt zijn voor toepassingen met een hoog vermogen die veel energie nodig hebben om snel te worden geleverd.
- Ze hebben een langzamere laad-/ontlaadsnelheid dan lithium-ionbatterijen, die mogelijk niet geschikt zijn voor toepassingen waarbij snel veel vermogen moet worden geleverd (zoals elektrische voertuigen).
- Natrium-ionbatterijen nog steeds hebben beperkte laadcycli voordat de batterij begint te verslechteren, en sommige lithium-ionbatterijen (zoals LiFeP04) kunnen 10.000 cycli bereiken voordat ze verslechteren.
Afgezien van deze technische voor- en nadelen, heeft de productieketen voor natrium-ionbatterijen nog een aantal knikken die moeten worden opgelost voordat het een wijdverspreid commercieel product kan worden. Om nog maar te zwijgen van het feit dat ingenieurs en wetenschappers werken aan oplossingen voor de resterende zwakke punten van deze batterijtechnologie.
Het huidige en toekomstige potentieel van natrium- Ionenbatterijen
Onderzoekers en bedrijven over de hele wereld werken aan het verbeteren van de prestaties en commerciële levensvatbaarheid van natrium-ionbatterijen. Enkele belangrijke aandachtsgebieden zijn onder meer het verbeteren van de energiedichtheid en het voltage van natrium-ionbatterijen, evenals het verlengen van hun levensduur en laad-/ontlaadsnelheid.
Als deze inspanningen succesvol zijn, kunnen natrium-ionbatterijen een levensvatbaar alternatief voor lithium-ionbatterijen in de toekomst. Ze kunnen mogelijk worden gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder draagbare elektronica, elektrische voertuigen en stationaire energieopslagsystemen.
In 2022 bereikten onderzoekers van het Amerikaanse ministerie van Energie een grote doorbraak in het verbeteren van de duurzaamheid van natriumionbatterijen. Door een deel van de chemie in de batterij te veranderen, gingen de prototype batterijen van muntformaat meer dan 300 cycli mee met behoud van meer dan 90% capaciteit. Maar zelfs zonder deze nieuwe benadering van chemie lijkt het erop dat natrium-ionbatterijen toch op het punt staan massaproductie te bereiken.
Massaproductie van natriumionen is al begonnen
In december 2022 werd gemeld dat een bedrijf genaamd HiNa, in samenwerking met het Chinese staatsbedrijf China Three Gorges Corporation, was begonnen met de massaproductie van natriumionbatterijen. De eerste generatie HiNa-batterijen bieden energiedichtheidscijfers van 125Wh/kg, wat ongeveer de helft is van die van lithium-ionbatterijen. Deze batterijen zijn echter geschikt voor ongeveer 4500 oplaadcycli, wat aanzienlijk meer is dan gewone lithium-ionbatterijen.
Typische lithium-ijzerfosfaatbatterijen bieden energiedichtheden die vergelijkbaar zijn met natrium-ionbatterijen, en het nominale aantal laadcycli is ook vergelijkbaar. Dat plaatst natrium-ionbatterijen in directe concurrentie met deze batterijen voor toepassingen zoals back-up invertervermogen of elektrische voertuigen.
De volgende generatie van deze HiNa-batterijen zal naar verwachting een energiedichtheid van 200 Wh/kg hebben, en de volgende generaties zullen dat naar verwachting overtreffen. Aangezien sommige elektrische auto's die lithiumbatterijen gebruiken een energiedichtheid hebben van minder dan 250 Wh/kg, hebben deze vroege in massa geproduceerde natrium-ionbatterijen een serieus potentieel om de kosten van energieopslag te verlagen.
Echter, net als LiFeP04-batterijen , verwacht deze technologie niet snel in uw smartphone of laptop. Bij deze kleine apparaten is energiedichtheid nog steeds de belangrijkste overweging. Wees echter niet verbaasd als uw elektrische auto of batterijsysteem op zonne-energie in de nabije toekomst wat zouter wordt.
The Best Portable Chargers of 2023
$21.99
$21,99
$35,97 Bespaar 39%
Beste draagbare oplader voor laptops Omni 20 draagbare oplader Amazon
$ 299,00
Beste draagbare zonnelader Goal Zero Nomad 7 draagbare oplader Amazon
$124,99
$ 59,99
Beste kleine draagbare oplader Anker 321 PowerCore 5K Amazon
$24,99 
$40.04
$49.95 Bespaar 20%
LEES VOLGENDE
- › Hoe u uw telefoon handig kunt maken als er geen internet is
- › Hoeveel tijd bespaart u met YouTube Premium?
- › Is waterkoeling in gaming-laptops de nieuwe grote trend?
- › TikTok bijwerken
- › Hoe u UFC 284 Makhachev vs Volkanovski live online kunt bekijken
- › De 8 grootste softwarefouten van Apple