על רקע המעבר האנרגטי העולמי ומטרות ה"פחמן הכפול", טכנולוגיית הסוללות, כגורם מרכזי לאגירת אנרגיה, זכתה לתשומת לב רבה. בשנים האחרונות, סוללות נתרן-יון (SIB) צצו מהמעבדות ועד לתיעוש, והפכו לפתרון אחסון אנרגיה ציפייה רבה לאחר סוללות ליתיום-יון.
מידע בסיסי על סוללות נתרן-יון
סוללות נתרן-יון הן סוג של סוללה משנית (נטענת) המשתמשת ביוני נתרן (Na⁺) כנושאי מטען. עקרון הפעולה שלהן דומה לזה של סוללות ליתיום-יון: במהלך טעינה ופריקה, יוני נתרן נעים בין הקתודה לאנודה דרך האלקטרוליט, ומאפשרים אחסון ושחרור אנרגיה.
·חומרי ליבההקתודה משתמשת בדרך כלל בתחמוצות שכבתיות, תרכובות פוליאוניוניות או אנלוגים של כחול פרוסי; האנודה מורכבת בעיקר מפחמן קשה או פחמן רך; האלקטרוליט הוא תמיסת מלח נתרן.
·בגרות טכנולוגיתהמחקר החל בשנות ה-80, וההתקדמות האחרונה בחומרים ובתהליכים שיפרו משמעותית את צפיפות האנרגיה ואת מחזור החיים, מה שהופך את המסחור לאפשרי יותר ויותר.
סוללות נתרן-יון לעומת סוללות ליתיום-יון: הבדלים ויתרונות עיקריים
למרות שסוללות נתרן-יון חולקות מבנה דומה לסוללות ליתיום-יון, הן נבדלות באופן משמעותי בתכונות החומר ובתרחישי היישום:
| ממד ההשוואה | סוללות נתרן-יון | סוללות ליתיום-יון |
| שפע משאבים | נתרן נמצא בשפע (2.75% בקרום כדור הארץ) ומפוזר באופן נרחב | ליתיום הוא נדיר (0.0065%) ומרוכז גיאוגרפית |
| עֲלוּת | עלויות חומרי גלם נמוכות יותר, שרשרת אספקה יציבה יותר | תנודתיות גבוהה במחירי ליתיום, קובלט וחומרים אחרים, התלויה ביבוא |
| צפיפות אנרגיה | נמוך יותר (120-160 וואט/ק"ג) | גבוה יותר (200-300 וואט/ק"ג) |
| ביצועים בטמפרטורה נמוכה | שימור קיבולת >80% ב-20°C- | ביצועים גרועים בטמפרטורות נמוכות, הקיבולת מתדרדרת בקלות |
| בְּטִיחוּת | יציבות תרמית גבוהה, עמידה יותר בפני טעינה/פריקה יתר | דורש ניהול קפדני של סיכוני בריחה תרמית |
יתרונות מרכזיים של סוללות נתרן-יון:
1.עלות נמוכה וקיימות משאביםנתרן זמין באופן נרחב במי ים ובמינרלים, מה שמפחית את התלות במתכות נדירות ומוריד עלויות לטווח ארוך ב-30%-40%.
2. בטיחות גבוהה וידידותיות לסביבהנקי מזיהום מתכות כבדות, תואם למערכות אלקטרוליטים בטוחות יותר, ומתאים לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול.
3. יכולת הסתגלות לטווח טמפרטורות רחבביצועים מצוינים בסביבות בטמפרטורה נמוכה, אידיאלי לאזורים קרים או למערכות אחסון אנרגיה חיצוניות.
סיכויי יישום של סוללות נתרן-יון
עם ההתקדמות הטכנולוגית, סוללות נתרן-יון מציגות פוטנציאל גדול בתחומים הבאים:
1. מערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול (ESS):
כפתרון משלים לאנרגיית רוח ושמש, העלות הנמוכה ותוחלת החיים הארוכה של סוללות נתרן-יון יכולות להפחית ביעילות את עלות החשמל המפולסת (LCOE) ולתמוך בגילוח שיא האנרגיה ברשת.
2. כלי רכב חשמליים במהירות נמוכה ורכבי דו-גלגליים:
בתרחישים עם דרישות צפיפות אנרגיה נמוכות יותר (למשל, אופניים חשמליים, כלי רכב לוגיסטיים), סוללות נתרן-יון יכולות להחליף סוללות עופרת-חומצה, ולהציע יתרונות סביבתיים וכלכליים כאחד.
3. גיבוי כוח ואחסון אנרגיה בתחנת בסיס:
ביצועי טווח הטמפרטורות הרחב שלהם הופכים אותם מתאימים לצורכי גיבוי חשמל ביישומים רגישים לטמפרטורה כמו תחנות בסיס תקשורת ומרכזי נתונים.
מגמות פיתוח עתידיות
תחזיות התעשייה צופות כי שוק סוללות הליתיום-יון העולמי יעלה על 5 מיליארד דולר עד 2025 ויגיע ל-10%-15% משוק סוללות הליתיום-יון עד 2030. כיווני פיתוח עתידיים כוללים:
·חדשנות חומריתפיתוח קתודות בעלות קיבולת גבוהה (למשל, תחמוצות שכבות מסוג O3) וחומרי אנודה בעלי אורך חיים ארוך כדי להגדיל את צפיפות האנרגיה מעל 200 וואט-שעה/ק"ג.
·אופטימיזציה של תהליכיםמינוף קווי ייצור של סוללות ליתיום-יון בוגרות כדי להגדיל את ייצור סוללות נתרן-יון ולהפחית עוד יותר עלויות.
·הרחבת אפליקציההשלמת סוללות ליתיום-יון לבניית תיק טכנולוגיות אחסון אנרגיה מגוון.
מַסְקָנָה
עלייתן של סוללות יון-נתרן אינה נועדה להחליף סוללות ליתיום-יון, אלא לספק אלטרנטיבה חסכונית ובטוחה יותר לאחסון אנרגיה. בהקשר של ניטרליות פחמן, אופיין הידידותי למשאבים והסתגלות ליישומים יבטיח את מקומן בנוף אחסון האנרגיה. כחלוצה בחדשנות בטכנולוגיית אנרגיה,דיילינמשיך לעקוב אחר פיתוח טכנולוגיית סוללות נתרן-יון, תוך מחויבות לספק פתרונות אנרגיה יעילים וברי קיימא ללקוחותינו.
עקבו אחרינו לעדכונים נוספים על טכנולוגיה מתקדמת!
זמן פרסום: 25 בפברואר 2025
