Vés al contingut

Bateria de ions de sodi

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Il·lustració d'un sistema de bateries de ions de sodi

La bateria de ions de sodi (amb acrònim anglès NIB o SIB) és un tipus de bateria recarregable que utilitza ions de sodi (Na+) com a portadors de càrrega. El seu principi de funcionament i la seva construcció de cèl·lules són gairebé idèntics als dels tipus de bateries de ions de liti (LIB), substituint, però, el liti per sodi.

Les bateries de ions de sodi són una alternativa potencial a les tecnologies de bateries que empren liti, en gran part pel menor cost del sodi i la major disponibilitat.[1] Com que aquestes bateries utilitzen materials abundants i barats, s'espera que siguin menys costoses que les de liti. Els impactes ambientals de les primeres també són menors. Tot i que les de sodi són més pesants i més grans que les de liti, són factibles per a sistemes d'emmagatzematge d'energia estacionaris on el pes i el volum són menys crucials.[2]

Les bateries de ions de sodi reberen interès acadèmic i comercial als anys 2010 i 2020, sobretot per la distribució geogràfica desigual, l'alt impacte ambiental i l'alt cost de molts dels materials necessaris per a les bateries de ions de liti. Els principals materials en són el liti, el cobalt, el coure i el níquel, que no són pas estrictament necessaris per a molts tipus de bateries de ions de sodi.[3] El major avantatge de les bateries de ions de sodi és l'abundància natural de sodi.[4]

Del 2022 ençà, les bateries de ions de sodi encara no són comercialment importants; això, però, podria canviar a mesura que CATL, el fabricant de bateries més gran del món, comenci a produir en massa en aquesta data. La tecnologia no es menciona en un informe de l'Administració d'informació energètica dels Estats Units sobre tecnologies d'emmagatzematge de bateries.[5] Cap vehicle elèctric utilitza bateries de ions de sodi. Els reptes d'adopció inclouen una baixa densitat d'energia i cicles de càrrega-descàrrega insuficients.[6]

Les cèl·lules d'aquestes bateries consisteixen en un càtode basat en un material que conté sodi, un ànode (no necessàriament un material a base de sodi) i un electròlit líquid que conté sals de sodi dissociades en dissolvents pròtics o apròtics polars. Durant la càrrega, els ions de sodi es mouen del càtode a l'ànode mentre els electrons viatgen pel circuit extern. Durant la descàrrega, se'n produeix el procés invers.

La taula següent compara com les bateries de ions de sodi en general funcionen amb les dues tecnologies de bateries recarregables establertes actualment en el mercat: la bateria de ions de liti i la bateria recarregable de plom i àcid.[7][8]

Bateria de ions de sodi Bateria de ions de liti Bateria de plom i àcid
Cost per quilowatt hora de capacitat 40–77 dòlars[9] 137 dòlars (mitjana el 2020)[10] 100–300 dòlars
Densitat d'energia volumètrica 250–375 W·h/L, basat en prototips 200–683 W·h/L 80–90 W·h/L[11]
Densitat d'energia gravimètrica (energia específica) 75–165 W·h/kg, basat en prototips i anuncis de productes [12] 120–260 W·h/kg 35–40 Wh/kg[11]
Cicles al 80% de profunditat de descàrrega[a] De centenars a milers[13] 3.500 900
Seguretat Baix risc per a bateries aquoses, alt risc per Na en les bateries de carboni Alt risc[b] Risc moderat
Materials Terra abundant Escassa Tòxic
Estabilitat en bicicleta Alt (autodescàrrega insignificant) Alt (autodescàrrega insignificant) Moderat (alta autodescàrrega)
Eficiència d'anada i tornada en corrent continu fins al 92%[13] 85-95% 70-90%
Interval de temperatura[c] −20 °C a 60 °C[13] Admesos: -20 °C a 60 °C.

Òptim: 15 °C a 35 °C [14]

−20 °C a 60 °C

Notes

[modifica]
Aquest article o secció necessita millorar una traducció deficient.
Podeu col·laborar-hi si coneixeu prou la llengua d'origen. També podeu iniciar un fil de discussió per consultar com es pot millorar. Elimineu aquest avís si creieu que està solucionat raonablement.
  1. ↑ The number of charge-discharge cycles a battery supports depends on multiple considerations, including depth of discharge, rate of discharge, rate of charge, and temperature. The values shown here reflect generally favorable conditions.
  2. ↑ See Lithium-ion battery safety.
  3. ↑ Temperature affects charging behavior, capacity, and battery lifetime, and affects each of these differently, at different temperature ranges for each. The values given here are general ranges for battery operation.


Referències

[modifica]
  1. ↑ «The Future Roadmap for Sodium-Ion Batteries | Blackridge Research» (en anglès). www.blackridgeresearch.com. [Consulta: 26 octubre 2022].
  2. ↑ Peters, Jens; Buchholz, Daniel; Passerini, Stefano; Weil, Marcel (en anglès) Energy & Environmental Science, 9, 5, 09-05-2016, pàg. 1744–1751. DOI: 10.1039/C6EE00640J. ISSN: 1754-5706.
  3. ↑ Peters, Jens F.; Peña Cruz, Alexandra; Weil, Marcel (en anglès) Batteries, 5, 1, 2019, pàg. 10. DOI: 10.3390/batteries5010010 [Consulta: free].
  4. ↑ Abraham, K. M. ACS Energy Letters, 5, 11, 2020, pàg. 3544–3547. DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02181 [Consulta: free].
  5. ↑ U.S. Department of Energy. «Battery Storage in the United States: An Update on Market Trends» (en anglès). U.S. Energy Information Administration. [Consulta: 13 març 2021].
  6. ↑ Marc Walter; Maksym V. Kovalenko; Kostiantyn V. Kravchyk New Journal of Chemistry, 44, 5, 2020, pàg. 1678. DOI: 10.1039/C9NJ05682C [Consulta: free].
  7. ↑ Bauer, Alexander; Song, Jie; Vail, Sean; Pan, Wei; Barker, Jerry Advanced Energy Materials, 8, 17, 2018, pàg. 1702869. DOI: 10.1002/aenm.201702869. ISSN: 1614-6840 [Consulta: free].
  8. ↑ Yang, Zhenguo; Zhang, Jianlu; Kintner-Meyer, Michael C. W.; Lu, Xiaochuan; Choi, Daiwon Chemical Reviews, 111, 5, 11-05-2011, pàg. 3577–3613. DOI: 10.1021/cr100290v. ISSN: 0009-2665. PMID: 21375330.
  9. ↑ Peters, Jens F.; Peña Cruz, Alexandra; Weil, Marcel (en anglès) Batteries, 5, 1, 2019, pàg. 10. DOI: 10.3390/batteries5010010 [Consulta: free].
  10. ↑ «Battery Pack Prices Cited Below $100/kWh for the First Time in 2020, While Market Average Sits at $137/kWh» (en anglès). Bloomberg NEF, 16-12-2020. [Consulta: 15 març 2021].
  11. ↑ 11,0 11,1 May, Geoffrey J.; Davidson, Alistair; Monahov, Boris (en anglès) Journal of Energy Storage, 15, 01-02-2018, pàg. 145–157. DOI: 10.1016/j.est.2017.11.008. ISSN: 2352-152X [Consulta: free].
  12. ↑ «CATL Unveils Its Latest Breakthrough Technology by Releasing Its First Generation of Sodium-ion Batteries» (en anglès). www.catl.com. [Consulta: 29 juliol 2021].
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 «Performance» (en anglès). Faradion Limited. [Consulta: 17 març 2021].
  14. ↑ Ma, Shuai Progress in Natural Science: Materials International, 28, 6, 12-2018, pàg. 653–666. DOI: 10.1016/j.pnsc.2018.11.002 [Consulta: 17 març 2021].
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Bateria_de_ions_de_sodi&oldid=33718334»