Nueva tecnología de baterías Batería de iones de sodio Sustitución de la batería de iones de litio

Sin embargo, una nueva tecnología de baterías se está desarrollando rápidamente, es más abundante en recursos de baterías y más barata en coste que la batería de litio, y está apoyada por el gobierno y desarrollada por la empresa. Se trata de la batería de iones de sodio.

Política de apoyo al desarrollo de la industria de baterías de sodio

El 25 de agosto, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información (MIIT) dijo que organizaría los institutos de investigación de normas pertinentes para formular normas para las baterías de iones de sodio a su debido tiempo y proporcionaría apoyo en el proceso de establecimiento y presentación de normas para su aprobación.

Ayudará a la industria de las baterías de iones de sodio a acelerar la transformación de los logros innovadores y apoyará la creación de capacidad de productos avanzados para la producción en masa.

Al mismo tiempo, de acuerdo con el proceso de desarrollo industrial, mejorar oportunamente el catálogo de productos pertinentes, acelerar la aplicación de las baterías de iones de sodio con un rendimiento excelente y cualificado en el campo de la nueva central eléctrica de energía, la estación base de comunicación de vehículos, etc.; Promover la comercialización integral de la batería de iones de sodio a través de la innovación colaborativa industria-universidad-investigación.

(Puede consultar el texto completo de la respuesta del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información al final de este artículo)

P1: Batería de litio y batería de sodio, ¿cuál es mejor?

De hecho, las dos baterías funcionan de forma similar, principalmente moviendo iones de sodio/litio entre los electrodos positivo y negativo. Sin embargo, existen varias diferencias a nivel de aplicación.

1. Recurso → coste de impacto

Los recursos de litio no son abundantes, sólo representan 0,0065% del contenido de la corteza terrestre, y su distribución espacial es extremadamente desigual, más de 70% de los recursos de litio están distribuidos en Chile, Australia, Argentina. Los recursos de litio de China representan 7% del total, pero la mayoría están distribuidos en lagos salados de la meseta Qinghai-Tíbet, lo que dificulta su extracción, por lo que 80% de los recursos de litio de China dependen actualmente de las importaciones.

En el futuro, con el desarrollo de la industria de baterías de litio y el correspondiente aumento de la demanda, los recursos de litio pueden escasear, lo que se traducirá en un aumento de los costes.

Sin embargo, los recursos de sodio son abundantes y están ampliamente distribuidos: representan 2,75% del contenido de la corteza terrestre, 400 veces más que el litio. Actualmente no hay que preocuparse por las reservas. Por eso el coste es relativamente bajo, más de un 30% inferior al de las baterías de litio.

2. Rendimiento →impacto en la seguridad, resistencia a bajas temperaturas, dificultad en I+D.

El rendimiento de los iones de litio es inestable y sensible a la temperatura, por lo que los productos de las baterías de iones de litio suelen presentar combustión espontánea, desprendimientos a baja temperatura y otros problemas. Los iones de sodio son más estables y menos sensibles a la temperatura, por lo que son más seguros y resistentes a las bajas temperaturas. Sin embargo, debido al gran volumen de los iones de sodio, es más difícil desarrollarlos en el aspecto de la estabilidad estructural y la dinámica, lo que afecta a sus aplicaciones comerciales.

3. Densidad de energía → impacto en la duración de la batería

Uno de los principales inconvenientes de las baterías de iones de sodio es su baja densidad energética, que reduce su vida útil. Por ejemplo, la densidad energética de una sola célula de una batería de iones de sodio es de sólo 120 Wh/kg, muy inferior a los 180 Wh/kg de una batería de fosfato de hierro y litio y a los 240 Wh/kg de una batería ternaria.

Por lo tanto, aunque su coste sea más elevado, las baterías de litio siguen siendo las primeras en convertirse en la corriente principal de las nuevas baterías energéticas debido a su mayor duración.

Además de las baterías de iones de sodio, la gente también quiere saber las ventajas de las baterías de iones de litio sobre otros tipos diferentes de baterías, puede leer batería li-ion vs ni-mh y batería de litio frente a otras baterías para saber más.

Enterprises trabaja en: batería de sodio con excelentes prestaciones en todos los aspectos

El 29 de julio, Ningde Times(CATL) presentó en rueda de prensa la primera generación de batería de sodio. Tiene muchas ventajas, como alta densidad energética, alta velocidad de carga, excelente estabilidad térmica, buen rendimiento a baja temperatura y alta eficiencia de integración, y la potencia puede alcanzar los 80% tras 15 minutos de carga a temperatura ambiente.

Y en el entorno de baja temperatura alrededor de menos 20℃, todavía tiene más de 90% de la tasa de retención de descarga. Para las regiones frías, las baterías de sodio con un excelente rendimiento en todos los aspectos puede ser una buena opción.

Sin embargo, CATL no fue la primera empresa del mercado en anunciar la producción en masa de baterías de sodio. El 23 de agosto, Shandong Zhanggu expresó: "Las baterías de iones de sodio pueden fabricarse en condiciones personalizadas. La línea de producción de baterías de litio/sodio está lista para la producción en masa".

El 25 de agosto, Penghui Energy también expresó que la empresa había llevado a cabo recientemente los trabajos de desarrollo de la cadena industrial ascendente y descendente y de investigación y desarrollo de productos de la batería de iones de sodio.

Al mismo tiempo, las existencias relacionadas con el concepto de pila de sodio también incluyen:

Zhejiang Pharmaceutical: baterías de iones de sodio para Emma Technology;

Xinwangda: tiene varias patentes, como el método de reposición de sodio, la batería de iones de sodio y su método de preparación;

Shengyang Shares: desarrolló conjuntamente una batería de iones de sodio de alta protección medioambiental y alta circulación con una estación de trabajo académica y otras unidades, que ha superado la fase experimental y ha obtenido buenos resultados.

Además, en el campo de los materiales para baterías de sodio, las acciones de concepto relacionadas también incluyen: Hua Yang Shares, China Great Wall, Rongbai Technology, Salt Chemical, Nanfeng Chemical, Lily, Xinzhu shares,ST Mengshi, Green Mei, Lizhong Group...

P2: ¿Se pueden sustituir las pilas de litio?

La batería de sodio tiene unas perspectivas de desarrollo prometedoras, pero su vida útil sigue siendo escasa. La densidad energética de la primera generación de baterías de sodio de CATL es de 160 Wh/kg, lo que supone una mejora con respecto a las baterías de sodio anteriores, pero sigue siendo ligeramente inferior a la de las actuales baterías de litio y fosfato de hierro, por no hablar de las baterías ternarias de litio. Por tanto, en el futuro el patrón de mercado de la batería puede ser que los vehículos eléctricos de gama alta sigan utilizando baterías de litio de tres elementos, los vehículos eléctricos de gama media y baja utilicen baterías de litio hierro fosfato, y las baterías de sodio se empleen en centrales eléctricas de almacenamiento de energía, estaciones base de comunicaciones, coches a batería y otros campos.

Por lo tanto, la batería de iones de sodio no sustituirá a la batería de litio a corto plazo, y es más probable que sea un suplemento técnico. Pero tal especulación es razonable para el futuro, los recursos de litio son limitados después de todo.

La guerra actual contra las nuevas energías

En la era industrial dominada por el carbón y el petróleo, la tasa de importación de petróleo de China alcanza el 70%, lo que la convierte en un gran importador de energía. Hoy en día, la neutralidad del carbono se propugna enérgicamente en todo el mundo. Para librarnos de la dependencia energética, hemos desarrollado un triángulo energético en bucle cerrado de "generación de energía fotovoltaica - transmisión de energía UHV - electricidad de vehículos eléctricos".

En 2017, la industria fotovoltaica de China ha representado más de 70% de la cuota mundial, y el número de instalaciones de generación de energía fotovoltaica ha ocupado el primer lugar en el mundo durante muchos años. China tiene previsto aumentar la cuota de generación de energía eólica y fotovoltaica en el consumo eléctrico del país hasta el 11% en 2021 y el 16,5% en 2025.

Al mismo tiempo, hemos desarrollado la tecnología de ultra alta tensión, que ha alcanzado el nivel de liderazgo mundial y formulado muchas normas industriales.

Y desde 2010, hemos subvencionado y apoyado continuamente la cadena de la industria de vehículos de nueva energía. Contamos con el gigante de las baterías CATL, y marcas nacionales de vehículos eléctricos como BYD, Wei Xiaoli, etc.

Así que ésta es una batalla energética que se lleva gestando mucho tiempo. Esperamos que con el tiempo nos liberemos de la dependencia energética y nos convirtamos en un país líder en nuevas energías.

El texto completo de la respuesta del MIIT es el siguiente:

Carta de respuesta a la Propuesta nº 4815 (523) de la Cuarta Sesión del 13º Comité Nacional de la CCPPC

Miembro Gao Yaguang:

Hemos recibido su propuesta sobre el desarrollo vigoroso de las baterías de iones de sodio en China y hemos recibido la siguiente respuesta del Ministerio de Ciencia y Tecnología y del Ministerio de Hacienda:

El ambicioso objetivo chino de alcanzar el pico de carbono y la neutralidad de carbono es un hito en la respuesta mundial al cambio climático y tendrá un impacto de gran alcance en el desarrollo ecológico y bajo en carbono. Para alcanzar el pico de carbono y la neutralidad de carbono, las tareas clave son sustituir la energía renovable, aumentar significativamente la proporción de nueva energía en la combinación energética y construir un nuevo sistema energético con la nueva energía como cuerpo principal. Como piedra de toque para promover el desarrollo de la industria de las nuevas energías, las baterías de iones de litio, las baterías de iones de sodio y otras baterías nuevas son la base importante para apoyar la amplia aplicación de las nuevas energías en la energía eléctrica, el transporte, la industria, la comunicación, la arquitectura, el ejército y otros campos, y también uno de los apoyos clave para alcanzar el pico de carbono y la neutralidad de carbono.

En primer lugar, los departamentos estatales competentes promueven activamente el desarrollo de nuevas baterías

Los departamentos pertinentes del Estado conceden gran importancia al desarrollo de la industria de baterías de nuevo tipo, y han tomado una serie de medidas para promover el desarrollo sano y ordenado de la industria de baterías de nuevo tipo desde las perspectivas del fortalecimiento de la gestión de la industria, la coordinación de la planificación industrial, el apoyo a la innovación tecnológica y la aceleración de la construcción de normas.

Nuestro departamento lleva mucho tiempo promoviendo activamente el desarrollo de la nueva industria de las baterías. En primer lugar, se formularán y publicarán las Directrices sobre el Desarrollo de la Industria de la Información (2016-2020) para promover el progreso tecnológico, la innovación y la mejora de las nuevas baterías, y apoyar el desarrollo de nuevas industrias de baterías, como las baterías de iones de sodio y las baterías de flujo líquido. En segundo lugar, desarrollaremos activamente normas relevantes en el campo de las baterías, promoveremos la transformación de los logros de innovación tecnológica avanzada en normas, y normalizaremos y lideraremos el desarrollo de alta calidad de la industria. Tercero, apoyar la construcción de una plataforma de pruebas de baterías, guiar el establecimiento del Centro Nacional de Innovación en la Fabricación de Baterías de Potencia, coordinar los recursos para promover el progreso tecnológico industrial, y apoyar la investigación e industrialización de tecnologías clave como los nuevos materiales de cátodo.

Durante el periodo del XIII Plan Quinquenal, el Ministerio de Ciencia y Tecnología desplegó tecnologías relacionadas con el almacenamiento de baterías a través del proyecto clave "Tecnología y equipamiento de redes inteligentes" del plan nacional clave de INVESTIGACIÓN y desarrollo. Entre ellas, la tecnología de baterías de almacenamiento de energía a base de sodio como una de las direcciones clave de apoyo, en la "investigación de baterías de almacenamiento de energía a base de sodio de alta seguridad, larga vida útil y bajo coste" y otros logros de la serie de proyectos hicieron notables progresos.

En los últimos años, el Ministerio de Finanzas, a través de la promoción y aplicación de subvenciones a los vehículos de nueva energía y otras políticas, ha propiciado el vigoroso desarrollo de la industria de baterías para vehículos de nueva energía, y ha promovido la rápida mejora del nivel técnico de los nuevos productos de baterías y la rápida reducción de costes.

En segundo lugar, las baterías de iones de sodio presentan ventajas en cuanto a abundancia de recursos y coste

Las baterías de iones de sodio funcionan de forma similar a las de iones de litio, ya que se basan en iones de sodio que se mueven entre los electrodos positivo y negativo. En los últimos años, las baterías de iones de sodio han entrado gradualmente en la fase de demostración experimental a gran escala. En junio de 2018, salió el primer coche eléctrico de baja velocidad con batería de iones de sodio. En junio de 2021, Zhongkehai Sodium lanzó el primer sistema de almacenamiento de energía con batería de iones de sodio de 1MWh del mundo. Esto significa que, después de la batería de plomo, la batería de iones de litio y otros sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía, la batería de iones de sodio comienza a emerger en el campo del almacenamiento de energía, lo que se espera que promueva un mayor desarrollo y reforma de la nueva industria energética.

Las baterías de iones de sodio presentan ciertas ventajas en cuanto a abundancia de recursos y coste.

En primer lugar, las reservas de sodio son más abundantes. El sodio es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre, con una distribución geográfica uniforme y bajo coste. Las reservas de recursos de litio en la corteza terrestre son sólo de 0,002%, menos de 1/1000 de las de sodio, y la distribución mundial es regional.

En segundo lugar, los compuestos de iones de sodio están disponibles, son estables y baratos. Además, el aluminio no se alea con el sodio a bajas tensiones, por lo que el ánodo de la batería de iones de sodio puede utilizar un colector de aluminio en lugar de uno de cobre, como hacen las baterías de litio, lo que reduce el coste y el peso de la batería.

En tercer lugar, el sodio y el litio tienen propiedades físicas y químicas y un mecanismo de almacenamiento similares, y las baterías de iones de sodio tienen un rendimiento electroquímico y una seguridad relativamente estables.

Por otro lado, las pilas de iones de sodio siguen teniendo problemas como la baja densidad energética, la corta vida útil del ciclo, la imperfección de la cadena de suministro y de la cadena industrial en el proceso de industrialización, y todavía están en proceso de exploración comercial y mejora continua. Se espera que en el futuro, con el aumento de la inversión industrial, la madurez de la tecnología y la mejora gradual de la cadena industrial, la batería rentable de iones de sodio se convierta en un complemento importante de la batería de iones de litio, especialmente en el campo del almacenamiento fijo de energía tendrá una buena perspectiva de desarrollo.

3. Consideración de las opiniones y sugerencias pertinentes

De acuerdo con sus sugerencias sobre la inclusión de las baterías de iones de sodio en los planes de desarrollo pertinentes y en los planes clave de apoyo a la ciencia y la tecnología, el fomento de la aplicación en el mercado, la promoción del establecimiento de normas y el apoyo a las políticas, nuestro departamento y los departamentos pertinentes las aceptarán con seriedad y tomarán activamente medidas prácticas y eficaces para su estudio en profundidad y su aplicación en el siguiente paso.

La primera es la propuesta de incluir las baterías de iones de sodio en los planes de desarrollo pertinentes y en los programas clave de apoyo a la ciencia y la tecnología. El Ministerio reforzará la disposición en los documentos políticos pertinentes, como el "XIV Plan Quinquenal", y partirá de diversos aspectos, como la promoción de tecnologías punteras para abordar problemas clave, la mejora de las políticas de apoyo y la exploración de aplicaciones de mercado, con el fin de realizar un buen trabajo en el diseño de alto nivel, mejorar las políticas industriales y guiar el desarrollo de alta calidad de la industria de las baterías de iones de sodio.

El Ministerio de Ciencia y Tecnología pondrá en marcha el proyecto especial clave de "Almacenamiento de energía y tecnología de red inteligente" durante el periodo del XIV Plan Quinquenal, e incluirá la tecnología de la batería de iones de sodio como subtarea, con el fin de seguir promoviendo la escala y el bajo coste de la batería de iones de sodio y mejorar el rendimiento global.

La segunda es promover la comercialización de las baterías de iones de sodio lo antes posible. Los departamentos pertinentes apoyarán las baterías de iones de sodio para acelerar la transformación de los logros de la innovación y apoyar la creación de capacidad de productos avanzados en la producción en masa.

Al mismo tiempo, de acuerdo con el proceso de desarrollo industrial, mejorar oportunamente el catálogo de productos pertinentes, promover un rendimiento excelente, satisfacer los requisitos de las baterías de iones de sodio en las nuevas centrales eléctricas de energía, vehículos, estaciones base de comunicación y otros campos para acelerar la aplicación; Promover la comercialización integral de la batería de iones de sodio a través de la innovación colaborativa industria-universidad-investigación.

La tercera es promover el establecimiento de normas para las pilas de ión sodio lo antes posible. El Ministerio organizará las instituciones de investigación de normas pertinentes para que elaboren a su debido tiempo normas para las baterías de ión sodio, y prestará apoyo en el proceso de establecimiento de normas y presentación de normas para su aprobación. Al mismo tiempo, de acuerdo con las políticas nacionales y las tendencias de la industria, y en combinación con las normas pertinentes, se estudian las normas y políticas de la industria de las baterías de ión sodio para orientar el desarrollo sano y ordenado de la industria.

La cuarta parte trata de las sugerencias para apoyar a los productos o empresas de baterías de iones de sodio que entren en el mercado en una fase inicial. El Ministerio ordenará la cadena de la industria electrónica energética y coordinará los recursos para apoyar el desarrollo de las baterías de iones de litio, las baterías de sodio y otras nuevas baterías de almacenamiento de energía.

Los departamentos competentes seguirán apoyando firmemente la innovación científica y tecnológica en los campos pertinentes, promoviendo la formación de un modelo empresarial más razonable y eficiente, y resolviendo los problemas comunes en el proceso de desarrollo industrial mediante el establecimiento de mecanismos de desarrollo sólidos.