Vad är natriumjonbatterier och kan de ersätta litium?

Natriumjonbatterier (Na-jon) använder natriumjoner istället för litiumjoner för att lagra och leverera ström. Natrium är mycket rikligare och mer miljövänligt än litium, men det finns fortfarande flera utmaningar kvar för att göra natriumjonbatterier till den nya batterimästaren.

Batterier blir avgörande för vardagen och den som kommer på ett bättre batteri har världen på ett fat. Natriumjonbatterier är en topputmanare till kronan som innehas av litiumjonbatterier, men vad exakt gör dem speciella?

Vad är en natriumjon Batteri?

Natriumjonbatterier är batterier som använder natriumjoner (små partiklar med positiv laddning) istället för litiumjoner för att lagra och frigöra energi. Natriumjonbatterier började visa kommersiellt lönsamhet på 1990-talet som ett möjligt alternativ till litiumjonbatterier, den typ som vanligtvis används i telefoner och elbilar.

Så fungerar natriumjonbatterier

Natriumjonbatterier, även kallade Na-jonbatterier, använder en kemisk reaktion för att lagra och frigöra elektrisk energi. Liksom alla batterier har de två elektroder (en positiv elektrod och en negativ elektrod) åtskilda av en elektrolyt, vilket är ett speciellt ämne som gör att joner (små partiklar med positiv eller negativ laddning) kan röra sig mellan elektroderna.

RELATERATVad är ett grafenbatteri och hur kommer det att förändra tekniken?

Natriumjonbatterier fungerar på samma sätt som litiumjonbatterier, men de använder natriumjoner istället för litiumjoner. Valet av material för elektroderna och elektrolyterna kan påverka batteriets prestanda och livslängd, så forskare experimenterar ständigt med olika kombinationer för att hitta den bästa kombinationen av kostnad, prestanda och säkerhet. I allmänhet innehåller katoden (den negativa elektroden) och elektrolyten natrium.

Vad gör natriumjonbatterier bra?

Litiumjonbatterier råder för närvarande, och det finns gott om forskning för att göra dem ännu bättre än de är just nu. Ändå har natriumjonbatterier några distinkta fördelar jämfört med dem.

Natrium är ett mycket rikligare grundämne än litium, vilket gör det lättare och billigare att få tag på. Detta kan göra natriumjonbatterier billigare att tillverka än litiumjonbatterier och mer miljövänliga att starta!
Natriumjonbatterier har potential att erbjuda liknande energitäthet som litiumjonbatterier, vilket gör dem lämpar sig för ett brett utbud av liknande applikationer, även om de inte är riktigt där än.
Natriumjonbatterier anses generellt vara säkrare än litiumjonbatterier, eftersom de är mindre benägna att överhettas och fångas brand. Även om flera experimentella litiumbatterier har visat en otrolig motståndskraft mot skador som skulle få nuvarande batterier att explodera.

Nackdelarna med natriumjonbatterier

Det finns inget som heter perfekt batteriteknik, och det finns en några anledningar till att natriumjonbatterier inte har tagit över från litium ännu.

Natriumjonbatterier har en lägre spänning (2,5V) än litiumjonbatterier (3,7V), vilket betyder att de kanske inte är lämpliga för högeffektapplikationer som kräver mycket energi för att levereras snabbt.
De har en långsammare laddnings-/urladdningshastighet än litiumjonbatterier, som kanske inte är lämpliga för tillämpningar som kräver mycket ström för att levereras snabbt (som elfordon).
Natriumjonbatterier fortfarande har begränsade laddningscykler innan batteriet börjar försämras, och vissa litiumjonbatterier (som LiFeP04) kan nå 10 000 cykler innan de bryts ned.

Bortsett från dessa tekniska för- och nackdelar, har tillverkningskedjan för natriumjonbatterier fortfarande några knäck att reda ut innan den kan bli en utbredd kommersiell produkt. För att inte tala om att ingenjörer och forskare arbetar på lösningar på denna batteriteknologis återstående svaga punkter.

Natriums nuvarande och framtida potential- Jonbatterier

Forskare och företag runt om i världen arbetar för att förbättra prestanda och kommersiell livskraft för natriumjonbatterier. Några viktiga fokusområden inkluderar att förbättra energitätheten och spänningen hos natriumjonbatterier, samt att öka deras livslängd och laddnings-/urladdningshastighet.

Om dessa ansträngningar blir framgångsrika kan natriumjonbatterier bli en ett hållbart alternativ till litiumjonbatterier i framtiden. De skulle potentiellt kunna användas i olika applikationer, inklusive bärbar elektronik, elfordon och stationära energilagringssystem.

RELATERATHur länge håller elbilsbatterier egentligen?

År 2022 gjorde forskare vid det amerikanska energidepartementet ett stort genombrott i att förbättra hållbarheten hos natriumjonbatterier. Genom att ändra en del av kemin i batteriet höll prototypbatterierna i myntstorlek i över 300 cykler samtidigt som de bibehöll mer än 90 % kapacitet. Men även utan denna nya inställning till kemi verkar det som att natriumjonbatterier är på väg att slå igenom i massproduktion ändå.

Massproduktion av natriumjoner har redan börjat

I december 2022 rapporterades det att ett företag vid namn HiNa i samarbete med det kinesiska statligt ägda China Three Gorges Corporation, hade startat massproduktion av natriumjonbatterier. Den första generationen HiNa-batterier erbjuder energitäthetssiffror på 125Wh/kg, vilket är ungefär hälften av litiumjonbatterier. Dessa batterier är dock klassade för cirka 4500 laddningscykler, vilket är betydligt mer än vanliga litiumjonbatterier.

Typiska litiumjärnfosfatbatterier erbjuder energidensiteter som liknar natriumjonbatterier, och det nominella antalet laddningscykler är också liknande. Det sätter natriumjonbatterier i direkt konkurrens med dessa batterier för applikationer som reservkraft för växelriktare eller elfordon.

Nästa generation av dessa HiNa-batterier beräknas ha en energitäthet på 200Wh/kg, och efterföljande generationer förväntas överskrida det. Med tanke på att vissa elbilar som använder litiumbatterier har en energitäthet under 250Wh/kg, har dessa tidiga masstillverkade natriumjonbatterier stor potential att minska kostnaderna för energilagring.

Men precis som LiFeP04-batterier , förvänta dig inte den här tekniken i din smartphone eller bärbara dator någon gång snart. I dessa små enheter är energitätheten fortfarande den viktigaste faktorn. Men bli inte förvånad om din elbil eller solcellsbatterisystem blir lite saltare inom en snar framtid.

The Best Portable Chargers of 2023 Best Portable Charger Overall Anker PowerCore Slim 10000 Portable Charger Amazon

$21.99

Bästa Budget Portable Charger Iniu Portable Charger Amazon

$21,99
$35,97 Spara 39%

Bästa bärbara laddaren för bärbara datorer Omni 20 bärbara laddare Amazon

299,00 $

Bästa bärbara solladdare Goal Zero Nomad 7 bärbar laddare Amazon

124,99 $

Bästa robusta bärbara laddaren Techsmarter 20 000 mAh Robust Power Bank Amazon

59,99 $

Bästa lilla bärbara laddaren Anker 321 PowerCore 5K Amazon

24,99 $

Bästa bärbara laddare för iPhone Mophie Snap+ bärbara laddare Amazon

40,04 USD
49,95 USD Spara 20 %

LÄS NÄSTA

› Hur du gör din telefon användbar när det inte finns något internet
› Hur mycket tid sparar du på YouTube Premium?
› Är vattenkylning i spelbärbara datorer nästa stora grej?
› Så här uppdaterar du TikTok
› Så här ser du UFC 284 Makhachev vs Volkanovski live online
› Apples 8 största mjukvaruspel