Kosten um 30 % gesenkt! Warum haben Natriumbatterien Lithiumbatterien nicht ersetzt?

In den letzten Jahren wurden die meisten Brände in entsprechenden Energiespeicherkraftwerken durch Explosionen von Lithium-Batterien verursacht.

Wenn Lithiumbatterien so unsicher sind, warum verwenden wir sie dann immer noch? Der Grund ist einfach. Aus Sicht der Gesamtleistung sind Lithium-Ionen-Batterien immer noch die beste aller aktuellen Batterietechnologien.

Mit dem kontinuierlichen Aufkommen neuer Batterietechnologien sind Natriumbatterien allmählich ins Blickfeld der Öffentlichkeit gerückt. Im Gegensatz dazu sind Natriumbatterien viel sicherer als Lithiumbatterien. Bei Tests wie Überladung, Überentladung, Kurzschluss und Nadelstich können sie Feuer und Explosionen vermeiden.

Sie sind sicher und günstig und können die meisten Unfälle in Energiespeicherkraftwerken verhindern. Warum haben Natriumbatterien Lithiumbatterien nicht ersetzt?

Was sind Natrium-Ionen-Batterien? Was sind die Vorteile?

Das Funktionsprinzip von Natrium-Ionen-Batterien ist dem von Lithium-Ionen-Batterien sehr ähnlich :

Während des Ladens gelangen die von der positiven Elektrode der Batterie freigesetzten Natriumionen über den Elektrolyten zum Material der negativen Elektrode. Gleichzeitig gelangen Elektronen über einen externen Stromkreis in die negative Elektrode, um das Gleichgewicht zwischen positiven und negativen Ladungen sicherzustellen. Beim Entladen ist die Situation umgekehrt. Elektronen gelangen über einen externen Stromkreis von der negativen Elektrode in die positive Elektrode und erzeugen Strom zum Antrieb des elektrischen Geräts.

Der wichtige Unterschied zwischen Natrium- und Lithiumbatterien besteht darin, dass die Natriumreserven in der Erde weitaus größer sind als die von Lithium. Der Natriumgehalt in der Erdkruste beträgt 2,27 %, was bedeutet, dass Natrium das fünfthäufigste Metall in der Erdkruste ist, nach Aluminium, Eisen, Kalzium und Magnesium. Die Lithiumreserven betragen dagegen weniger als ein Tausendstel. Daher werden die Kosten für Natriumionenbatterien bei der Industrialisierung viel niedriger sein als die für Lithiumbatterien.

Darüber hinaus bieten Natrium-Ionen-Batterien auch erhebliche Sicherheitsvorteile. Da der Innenwiderstand von Natrium-Ionen-Batterien etwas höher ist als der von Lithium-Ionen-Batterien, ist die momentane Hitze bei einem Stromkreisausfall geringer, was die Wahrscheinlichkeit eines Batteriebrandes im Falle eines Unfalls verringern kann.

Warum sind Natrium-Ionen-Batterien nicht weit verbreitet?

Natrium-Ionen-Batterien sind kostengünstig und sehr sicher, wurden jedoch nie weithin eingesetzt. Was sind die Hindernisse für ihre Entwicklung?

1. Die Energiedichte von Natrium-Ionen-Batterien ist gering. Sie beträgt nur 100–150 Wh/kg, während die Energiedichte von Lithium-Batterien 120–180 Wh/kg beträgt. Das bedeutet, dass Natrium-Ionen-Batterien bei gleicher Batteriegröße viel weniger Energie speichern können als Lithium-Ionen-Batterien.

Einfacher ausgedrückt bedeutet dies, dass die „Ausdauer“-Wirkung von Natriumbatterien in Fahrzeugen mit neuer Energie und Energiespeicherkraftwerken nicht so gut ist wie die von Lithiumbatterien und bei weitem nicht den täglichen Bedarf in allen Aspekten erfüllt. Dies ist ein wichtiger Punkt, der überwunden werden muss, um Natriumbatterien populärer zu machen.

2. Die Anzahl der Zyklen von Natrium-Ionen-Batterien ist relativ gering und liegt normalerweise bei über 2.000 Zyklen, während die Zyklenlebensdauer von Lithium-Batterien normalerweise über 3.000 liegt. Die Anzahl der Zyklen hängt von der Lebensdauer der Batterie ab. Niemand möchte ein Produkt verwenden, dessen Batterie stark beschädigt ist, daher ist es schwierig, in technischen Anwendungen eine breite Akzeptanz zu finden.

3. Die Industriekette ist unausgereift. Das industrielle Lieferkettensystem für positive und negative Elektrodenmaterialien, Elektrolyte usw. von Natrium-Ionen-Batterien hat noch keine Größenordnung erreicht, die vorgelagerten Preise sind relativ hoch und der Kostenvorteil kann nicht nachgewiesen werden.

Im Bereich der Energiespeichersysteme , insbesondere im Bereich der Windenergieerzeugung, haben Natrium-Ionen-Batterien großes Potenzial. Die Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie wie natürlicher Windenergie ist instabil. Das Stromsystem erfordert eine hohe Stabilität, was bedeutet, dass Windenergie nicht direkt an das Netz angeschlossen werden kann und ein großer Batteriesatz als „Puffer“ für Windenergie benötigt wird. Natrium-Ionen-Batterien sind klein, leicht und kostengünstig, wodurch Energiespeichersysteme kompakter und energiesparender werden und erneuerbare Energien effektiver genutzt werden können.