Lithium-ion versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Home / Blog / Auto industrie / Lithium-ion versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Energieopwekking en -opslag voor dagelijkse toepassingen hebben de afgelopen twintig jaar veel aandacht gekregen. De voortdurende R&D-activiteiten op het gebied van oplaadbare batterijen hebben op veel gebieden tot aanzienlijke vooruitgang geleid. In vroegere jaren was draagbare elektronica de belangrijkste motor voor de ontwikkeling van oplaadbare batterijen. De meest recente ontwikkelingen op het gebied van elektrische voertuigen hebben de batterij-industrie echter in de schijnwerpers gezet.  

Lithium-ionbatterijen zijn nog steeds toonaangevend in de oplaadbare batterij-industrie, maar de voortdurend groeiende markt zet regelmatig druk op de hulpbronnen en toeleveringsketens van de lithium-ionbatterij-industrie. Daarom worden nieuwe natriumionbatterijen, die minder gevoelig zijn voor grondstoffen- en leveringsrisico's, heroverwogen om een ​​goedkoper alternatief te bieden. Aangezien lithium-ionbatterijen 30-40% van een elektrisch voertuig kosten, wordt aangenomen dat de prijsklasse van elektrische voertuigen aanzienlijk kan worden verlaagd als natrium-ionbatterijen op grote schaal worden geproduceerd en vervangen door lithium-ionbatterijen. 

Inhoudsopgave

Natrium-ion-batterijen als alternatief naar lithium-ionbatterijen  

In 2020 creëerden onderzoekers van de Washington State University (WSU) en het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) een natrium-ionbatterij dat een capaciteit opleverde identiek naar sommige lithium-ionbatterijen en behielden na 80 cycli meer dan 1,000 procent van hun lading. De productie van een potentieel haalbare batterij uit overvloedige en goedkope materialen zoals natrium zorgde voor veel opwinding in de batterij productie gemeenschap. Als gevolg, the snatrium-ionenbatterij wordt bekeken als an alternatief naar de dure Lithium-ion ​​batterijen uit die zijn alomtegenwoordig gebruikt voor het maken van draagbare consumentenelektronica en elektrische voertuigen batterijen. 

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 1: WSU Ph.D. afstuderen Junhua Song en collega's hebben een natrium-ionbatterij gemaakt die evenveel energie kan bevatten en net zo goed werkt als sommige commerciële lithium-ionbatterijen 

Wwereldwijd pdicht toepassingen statistiek 

Dankzij zijn veelbelovend In de toekomst heeft de natrium-ionbatterijtechnologie een exponentiële groei in patenten laten zien toepassing dossiers voorbij the voorbij twintig jaarars (figuur 2).  Op dit gebied zijn de afgelopen vijf jaar ruim 18000 octrooiaanvragen ingediend. China, US, en Japan staan in de top drie posities wereldwijd wat betreft de aantal patentaanvragen op dit gebied, terwijl China dat wel heeft gedaan ingediend meer neem contact 16000 toepassingen in de afgelopen twintig jaar (figuur 3). India, zijnde een De potentiële markt in dit technologiedomein is de afgelopen jaren ook getuige geweest van verschillende patentaanvragen op het gebied van natrium-ionbatterijtechnologie.

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 2: Octrooiaanvragen ingediend in natrium-ionbatterijen in the afgelopen 20 jaar 

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 3: Landelijke patentaanvragen in natrium-ionbatterijtechnologie

Naast bedrijven hebben ook universiteiten en onderzoeksinstituten actief deelgenomen aan de ontwikkeling van natriumion-gebaseerde batterijen in de afgelopen jaren. Een analyse van 3,366 patentfamilies voor natrium-ionbatterijen in de afgelopen vijf jaar patsnap onthulde dat Central South University, Shaanxi University of Science & Technology, en De Guangdong University of Technology vertegenwoordigde in deze periode 8.26% van de octrooiaanvragen (Figuur 4). 

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 4: Patentaanvragen door verschillende universiteiten en instituten in de afgelopen vijf jaar 

Voordelen van natrium-ionbatterijen 

In vergelijking met andere types van batterijen, tHij maakt gebruik van natrium-ionbatterijen biedt verschillende voordelen aan fabrikanten en consumenten inclusief hogere veiligheid, bruikbaarheid bij een breed temperatuurbereik, betaalbare prijs, en lichtgewicht, zoals te zien in figuur 5. Hoewel the De energiedichtheid van natriumionbatterijen is echter lager dan die van lithiumbatterijen, bij voortdurende inspanningen the in de wetenschappelijke gemeenschap wordt verwacht dat natrium-ionbatterijen in de komende toekomst even goed zullen presteren als lithium-ioncellen.  

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 5: Voordelen van het gebruik van natrium-ionbatterijen 

Volgens CATL (Hedendaags Amperex Technology Co., Limited), een toonaangevend Chinees batterijproductiebedrijf, de energiedichtheid van de volgende generatie natriumionen batterijen zal de komende tijd de 200Wh/kg overschrijden.  

Toepassingen van natrium-ionbatterijen 

Enkele toepassingen van natrium-ionbatterijen in de industrie worden weergegeven in figuur 6. Hiervan heeft de elektrische auto-industrie een groter potentieel voor natrium-ionbatterijen en er zijn hiervoor een aantal patentaanvragen ingediend. Uit statistieken blijkt dat er meer dan 1250 patenten actief zijn op het gebied van natrium-ionbatterijen voor elektrische voertuigen (figuur 7). 

In november 2022 verklaarde een directeur van CATL dat de initiële natrium-ionbatterijen die in productievoertuigen worden gebruikt, een integratie van Li-ion- en natrium-ionbatterijen kunnen gebruiken. Deze aanpak maakt het mogelijk dat natrium-ionbatterijen elektrische voertuigen kunnen ondersteunen met een bereik tot 500 kilometer (Natrium-ionbatterijen verwacht in elektrische voertuigen met een bereik tot 500 km, zegt CATL Exec – Batterijennieuws Geplaatst november 2022). 

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 6: Toepassingen van natrium-ionbatterijen

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 7: Statistieken van Octrooi vijlsel voor natrium-ion batterijen in verband met elektrisch voertuig

Opkomende spelers op de markt 

Momenteel is de lithium-ionbatterijtechnologie een enorme industrie met een marktwaarde of ongeveer 42.5 miljard USD in 2021. De industrie voor natriumionbatterijen bevindt zich daarentegen nog in de kinderschoenen. is zal naar verwachting snel groeien naarmate nieuwe spelers het ecosysteem betreden in de komende jaren. Enkele prominente spelers in de natrium-ionbatterijindustrie omvatten CATL, faradion, Hoi Na batterij, enz. A fnieuwe andere opkomende spelers worden weergegeven in de figuur 8. 

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 8: Prominente spelers in natrium-ionbatterijtechnologie 

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

faradion beperkt is een toonaangevend bedrijf in batterijtechnologie met eenn uitgebreid IE-portfolio, weergegeven in figuur 9, die verschillende aspecten van de natriumionentechnologie bestrijkt. Vanwege a veelbelovende toekomst en having heeft meer dan 180 ingediend octrooiaanvragen op dit gebied wereldwijd, 100% aandelenbezit van Fadarion Lgeïmiteerd have geweest overgenomen door Reliance New Energy Solar Ltd (“RNESL”), a geheel-eigendom dochteronderneming van Reliance Industries Ltd (“Reliance”), voor een ondernemingswaarde van £ 100 miljoen (https://faradion.co.uk/reliance-new-energy-solar-to-acquire-faradion-limited/ Geplaatst op 31 december 2021). faradion CEO James Quinn verklaarde uit die “Samen met Vertrouwen, faradion kan Britse innovatie naar India en de rest van de wereld brengen, nu de wereld steeds verder kijkt dan alleen lithium.”

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 9: De Octrooiportfolio van faradion voor natriumionbatterijen 

In 2021 lanceerde Xtreme power het eerste rackgemonteerde Uninterruptible Power System (UPS) in de branche met de natrium-ionbatterijen van Natron. De nieuwe Xtreme Power P91L UPS is verkrijgbaar in capaciteiten van 3 kW en 5 kW, met 120 en 208/220/230/240 V AC, 50/60 Hz werking, en is speciaal ontworpen om Natron's BlauwTray 4000 48V DC-batterij als back-upstroom. Dankzij the gebruik van natriumionbatterijen, de veiligheid van de UPS systeem kan worden verbeterd aanzienlijk. 

Materialen gebruikt voor natrium-ionbatterijen

Onderzoekers hebben verschillende materialen onderzocht voor het maken van anode, kathode en elektrolyt voor natriumionbatterijen. Enkele van de populaire materialen die kunnen worden gebruikt, zijn: 

Kathode: NaCrO2, Na0.7CoO2 + x, NaCoPO4, NaFePO4, Na0.44MnO2 

Anode: Na2Ti3O7, Na2Ti3O7, NaTi2(PO4)3, Na2Ti3O7 

Elektrolyt: Na1.3Al0.3Ti1.7P3O12 

Bovendien zijn er, op basis van de gebruikte fundamentele materialen, drie soorten natrium-ionbatterijen op de markt verkrijgbaar: natrium-zwavelbatterij, natrium-zoutbatterij en natrium-luchtbatterij. In 2021 domineerden natriumzwavelbatterijen de markt met een aandeel van 46%

Markt analyse van natrium-ionbatterijen 

Volgens aangepaste marktinzichten werd de marktomvang van natrium-ionbatterijen in 1120 geschat op ongeveer 2021 miljoen dollar en zal deze naar verwachting in 2899 2030 miljoen dollar bereiken, zoals geïllustreerd in figuur 10 (https://www.globenewswire.com/en/news-release/2022/11/15/2556368/0/en/Latest-Global-Sodium-Ion-Battery-Market-Size-Share-Worth-USD-2899-Million-by-2030-at-an-11-8-CAGR-Custom-Market-Insights-Analysis-Outlook-Leaders-Report-Trends-Forecast-Segmentatio.html). Volgens het geallieerde marktrapport zal Noord-Amerika getuige zijn van een uitgebreide groei op het gebied van natrium-ionbatterijen, met een CAGR van 15.9% in 2021-2031 (https://www.alliedmarketresearch.com/sodium-ion-battery-market-A10597).  

In de Verenigde Staten heeft Natron Energy Inc. al samengewerkt met Clarios International Inc., wat zal resulteren in 's werelds eerste in massa geproduceerde natrium-ionbatterijen. De landen in de regio Azië-Pacific, waaronder China, Japan, India, Zuid-Korea en Australië, zullen ook belangrijke regio’s worden voor investeerders en fabrikanten. 

Lithium-ion- versus natrium-ionbatterijen: welke is de betere?

Figuur 10: Marktanalyse van natrium-ionbatterijen (bron: marktinzichten op maat) 

Alleen de tijd zal leren hoe de natriumionenindustrie zich in de komende toekomst zal ontwikkelen, maar als natriumionbatterijen alternatieven worden voor lithiumionen, wordt verwacht dat deze industrie de weg zal vrijmaken voor de volgende jaren.-generatie auto-industrie en consumentenelektronica. 

Over TTC

We hebben voortdurend de waarde geïdentificeerd van nieuwe technologie die wordt uitgevoerd door ons behoorlijk bekwame executive team met een achtergrond als onze professionals. Net als de IP-professionals die we ondersteunen, houdt onze honger naar ontwikkeling nooit op. Wij IMPROVISEREN, AANPASSEN en IMPLEMENTEREN op een strategische manier.

TT-consulenten biedt een scala aan efficiënte, hoogwaardige oplossingen voor uw intellectueel eigendomsbeheer, variërend van

en nog veel meer. Wij bieden zowel advocatenkantoren als bedrijven in vele sectoren kant-en-klare oplossingen.

Neem contact op
Deel artikel

Categorieën

TOP

Vraag een terugbelverzoek aan!

Bedankt voor uw interesse in TT Consultants. Vul dan het formulier in en wij nemen spoedig contact met u op

    Popup

    ONTGRENDEL DE KRACHT

    Van uw ideeën

    Verbeter uw patentkennis
    Exclusieve inzichten wachten in onze nieuwsbrief

      Vraag een terugbelverzoek aan!

      Bedankt voor uw interesse in TT Consultants. Vul dan het formulier in en wij nemen spoedig contact met u op