باتری‌های یون سدیم (Na-ion) به دلیل هزینه‌های بالقوه، ایمنی، پایداری و ویژگی‌های عملکردی نسبت به باتری‌های لیتیوم یون سنتی در حال گسترش سهم خود از بازار هستند. این باتری‌ها را می‌توان با مواد ارزان‌قیمت و در دسترس تولید کرد زیرا منابع سدیم به‌طور قابل توجهی بیشتر از منابع در درسترس لیتیوم است. علاوه بر این، باتری‌های یون سدیم می‌توانند به جای مس، که در سلول‌های لیتیوم یون استفاده می‌شود، از آلومینیوم برای جمع‌کننده جریان آند استفاده کنند که منجر به کاهش محدودیت‌های زنجیره تامین مواد اولیه می‌شود. علاوه بر این، آنها می توانند از باتری های لیتیوم یون ایمن تر باشند زیرا می توانند در ولتاژ صفر نگه‌داری شوند و خطر کمتری در زمان حمل و نقل ایجاد می‌کنند. باتری‌های لیتیوم یون مرسوم معمولاً در حدود 30 درصد حالت شارژ نگه‌داری می شوند. همچنین، الکترولیت‌های مورد استفاده در سیستم‌های یون سدیم معمولاً دارای نقطه اشتعال بالاتری نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی هستند و خطرات اشتعال را کاهش می‌دهند. مزیت دیگر این است که فرآیند ساخت باتری‌های یونی سدیم بسیار شبیه به فرآیند لیتیوم یونی است، به این معنی که برای تولید انبوه این فناوری می‌توان از خطوط تولید باتری‌های لیتیوم یون موجود بهره‌مند شد. گزارش جدید موسسه IDTechEx، باتری‌های یون سدیم 2024-2034: فناوری، بازیکنان، بازارها و پیش‌بینی‌ها»، پوشش عمیقی از این صنعت در حال ظهور ارائه می‌کند.
با مقایسه ویژگی های مختلف عملکرد، می توان مزایا و معایب کلی هر شیمی باتری را در حال حاضر مشاهده کرد. چگالی انرژی باتری‌های یون سدیم هنوز کمتر از سلول‌های لیتیوم یونی پرانرژی است که از نیکل استفاده می‌کنند، اما میزان انرژی ذخیره شده باتری سدیم یون، به چگالی انرژی سلول‌های فسفات آهن لیتیوم پرقدرت (LFP) نزدیک است.
سدیم عنصری سنگین‌تر از لیتیوم است و وزن اتمی آن 3.3 برابر بیشتر از لیتیوم است (سدیم 23 گرم در مول در مقابل لیتیوم 6.9 گرم در مول). با این حال، توجه به این نکته مهم است که لیتیوم یا سدیم در باتری فقط مقدار کمی از جرم سلول را تشکیل می دهد و چگالی انرژی بیشتر توسط مواد الکترود و سایر اجزای موجود در سلول تعیین می شود. از این رو، در حالی که باتری‌های یون سدیم فعلی دارای چگالی انرژی نسبتاً پایینی هستند، پتانسیل افزایش آن در سال‌های آینده وجود دارد.
مقایسه هزینه
یکی از دلایل کلیدی برای استفاده از باتری‌های یون سدیم این است که قیمت کمتری دارند. تخمین زده شده است که در مقیاس انبوه، یک باتری یون سدیم با کاتد اکسید فلزی لایه ای و آند کربن سخت 25 تا 30 درصد هزینه مواد کمتری نسبت به باتری LFP دارد. با کمی بازگشایی این بسته‌بندی، مشخص می‌شود که دو تفاوت اصلی بین سلول‌های یون سدیم با سلول‌های لیتیوم یونی این است که لیتیوم و مس را با سدیم و آلومینیوم ارزان‌تر جایگزین می‌کنند، که حدود 12 درصد کاهش هزینه را به همراه دارد. بیشتر این تفاوت هزینه ناشی از استفاده از جمع‌کننده جریان آلومینیومی است. همانطور که قبلا ذکر شد، بیشتر هزینه یک سلول توسط مواد الکترود تعیین می شود. کربن سخت به عنوان یکی از محبوب ترین مواد آند در حال ظهور است. با این حال، از آنجایی که کربن سخت چگالی کمتری نسبت به گرافیت مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم یونی دارد، این بدان معناست که برای همان مقدار ماده فعال، ماده بیشتری باید استفاده شود که هزینه و جرم را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، کربن سخت عموماً گران‌تر از گرافیت طبیعی است و برخی از انوع کربن‌های سخت عملکرد پایین‌تری نسبت به گرافیت دارند.
شیمی یون سدیم مطمئناً پاسخی برای همه کاربردها نخواهد بود. با این حال، به عنوان مکمل باتری لیتیومی در آینده برای بسیاری از کاربردها مناسب خواهد بود.
برای مشاهده متن اصلی خبر روی اینجا کلیک کنید.
