A geração e o armazenamento de energia para aplicações cotidianas têm atraído muita atenção nas últimas duas décadas. As contínuas atividades de P&D em baterias recarregáveis levaram a avanços significativos em muitos campos. Nos primeiros anos, a eletrônica portátil foi o principal impulsionador do desenvolvimento de baterias recarregáveis. No entanto, os avanços mais recentes nos veículos eléctricos colocaram a indústria das baterias no centro das atenções.
As baterias de iões de lítio permaneceram na vanguarda da indústria de baterias recarregáveis, mas o mercado em constante crescimento está a exercer pressão regular sobre os recursos e as cadeias de abastecimento da indústria de baterias de iões de lítio. Portanto, as novas baterias de íons de sódio, sendo menos suscetíveis a riscos de recursos e fornecimento, são reconsideradas para fornecer uma alternativa de custo mais baixo. Como as baterias de iões de lítio custam 30-40% de um veículo eléctrico, acredita-se que a gama de preços dos veículos eléctricos pode ser reduzida consideravelmente se as baterias de iões de sódio forem fabricadas em grande escala e substituídas por baterias de iões de lítio.
Em 2020, pesquisadores da Washington State University (WSU) e do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) criaram uma bateria de íons de sódio que entregou uma capacidade idêntico para algumas baterias de íon-lítio e manteve mais de 80% de sua carga após 1,000 ciclos. A fabricação de uma bateria potencialmente viável a partir de materiais abundantes e baratos como o sódio criou muito entusiasmo na bateria fabrica comunidade. Como resultado, da sódio-bateria de íons é olhada como an alternativa para o caro Litio-baterias de íons que e guarante que os mesmos estão onipresentemente usado para fabricar eletrônicos de consumo portáteis e veículos elétricos baterias.
Figura 1: WSU Ph.D. pós-graduação Junhua Song e seus colegas criaram uma bateria de íon de sódio que retém tanta energia e funciona tão bem quanto algumas baterias comerciais de íon de lítio.
Devido à sua promissor futuro, a tecnologia de bateria de íon de sódio mostrou um crescimento exponencial em patentes Formulário on line registros encerrados da depois dos vinte anosars (descobrir 2). Mais de 18000 pedidos de patentes foram depositados nos últimos cinco anos neste domínio. China, US, e o Japão estão no topo três posições no mundo todo em termos de número de registros de patentes neste domínio, com a China tendo arquivada mais do que 16000 aplicações nos últimos vinte anos (figura 3). A Índia, sendo um O mercado potencial neste domínio tecnológico também testemunhou vários registros de patentes em tecnologia de baterias de íon de sódio, nos últimos anos.
Figura 2: Registros de pedidos de patentes em baterias de íon de sódio em da últimos 20 anos
Figura 3: Registros de patentes nacionais em tecnologia de baterias de íon de sódio
Além de empresas, universidades e institutos de pesquisa também participaram ativamente no desenvolvimento de íons de sódio-baterias baseadas nos últimos anos. Uma análise de 3,366 famílias de patentes de baterias de íon de sódio nos últimos 5 anos usando estalar de dedos revelou que a Universidade Central do Sul, a Universidade de Ciência e Tecnologia de Shaanxi, e a A Universidade de Tecnologia de Guangdong representou 8.26% dos pedidos de patentes durante este período (Figura 4).
Figura 4: Registros de patentes por diferentes universidades e institutos nos últimos cinco anos
Comparado com outros tipos de baterias, tele usa baterias de íon de sódio fornece diversas vantagens para fabricantes e consumidores incluindo maior segurança, utilidade em ampla faixa de temperatura, preço acessível e leve, como mostrado na figura 5. Apesar da a densidade de energia das baterias de íon de sódio é menor do que a das baterias de lítio, no entanto, com esforços contínuos de da comunidade científica, espera-se que as baterias de íon de sódio tenham um desempenho semelhante ao das células de íon de lítio no futuro próximo.
Figura 5: Vantagens de usar baterias de íon de sódio
De acordo com CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), uma empresa chinesa líder na fabricação de baterias, a densidade de energia da próxima geração de íons de sódio baterias excederá 200Wh/kg nos próximos tempos.
Algumas aplicações de baterias de íon de sódio na indústria são mostradas na figura 6. Entre elas, a indústria de veículos elétricos tem maior potencial para baterias de íon de sódio e vários pedidos de patente foram depositados para as mesmas. As estatísticas mostraram que mais de 1250 patentes estão ativas no domínio das baterias de íons de sódio para veículos elétricos (figura 7).
Em novembro de 2022, um executivo da CATL afirmou que as baterias iniciais de íon de sódio usadas em veículos de produção podem usar uma integração de baterias de íon de lítio e de íon de sódio. Esta abordagem permite que as baterias de íon de sódio sejam capazes de suportar veículos elétricos com um alcance de até 500 quilômetros (Baterias de íon de sódio esperadas em Evs com alcance de até 500 km, afirma CATL Exec – Notícias sobre baterias Publicado em novembro de 2022).
Figura 6: Aplicações de bateria de íon de sódio
Figura 7: Estatísticas de Patentear limalha para sódio-baterias de íon em contexto com veículo elétrico
Atualmente, a tecnologia de baterias de íons de lítio é uma grande indústria com uma valor de mercado of cerca de 42.5 bilhões de dólares em 2021. A indústria de baterias de íon de sódio, por outro lado, está em seu estágio inicial de desenvolvimento e is deverá crescer rapidamente à medida que novos participantes entrarem no ecossistema nos próximos anos. Alguns jogadores proeminentes na indústria de baterias de íon de sódio incluem CATL, Faradion, Olá bateria, etc A few outros players emergentes são mostrados na figura 8.
Figura 8: Jogadores proeminentes na tecnologia de baterias de íon de sódio
Faradion limitado is uma empresa líder em tecnologia de baterias com uman extenso portfólio de IP, mostrado na figura 9, cobrindo vários aspectos da tecnologia de íons de sódio. Devido a a futuro promissor e htendo arquivado mais de 180 pedidos de patentes neste campo de modo global, 100% de participação na Fadário Limitado have sido adquirida pela Reliance New Energy Solar Ltd (“RNESL”), a totalmente-propriedade subsidiária da Reliance Industries Ltd (“Reliance”), por um valor empresarial de £ 100 milhões (https://faradion.co.uk/reliance-new-energy-solar-to-acquire-faradion-limited/ Postado em 31 de dezembro de 2021). Faradion O CEO James Quinn afirmou que “Juntamente com a Confiança, Faradion pode trazer a inovação britânica para a Índia e para o mundo, à medida que o mundo olha cada vez mais além do lítio”.
Figura 9: O Plano de Ação Global para Saúde Mental XNUMX-XNUMX da Portfólio de patentes de Faradion para baterias de íon de sódio
Em 2021, a Xtreme power lançou o primeiro sistema de energia ininterrupta (UPS) montado em rack da indústria com baterias de íon de sódio da Natron. O novo UPS Xtreme Power P91L está disponível em capacidades de 3kW e 5kW, com operação de 120 e 208/220/230/240V AC, 50/60Hz, e é especialmente projetado para aceitar os padrões da Natron. Bandeja Azul Bateria 4000 48V DC como energia reserva. Devido a da emprego de baterias de íon de sódio, a segurança do UPS sistema pode ser melhorado de forma considerável.
Vários materiais foram examinados por pesquisadores para fazer ânodo, cátodo e eletrólito para baterias de íon de sódio. Alguns dos materiais populares que podem ser usados são
Cátodo: NaCrO2, N / D0.7CoO2 + x, NaCoPO4, NaFePO4, N / D0.44MnO2
Ânodo: Na2Ti3O7, N / D2Ti3O7, NaTi2(PO4)3, N / D2Ti3O7
Eletrólito: Na1.3Al0.3Ti1.7P3O12
Além disso, com base nos materiais fundamentais utilizados, três tipos de baterias de íon de sódio estão disponíveis no mercado: bateria de sódio-enxofre, bateria de sal de sódio e bateria de sódio-ar. Em 2021, as baterias de sódio-enxofre dominaram o mercado com uma participação de 46%
De acordo com insights de mercado personalizados, o tamanho do mercado de baterias de íons de sódio foi avaliado em cerca de US$ 1120 milhões em 2021 e deve atingir US$ 2899 milhões até 2030, conforme ilustrado na figura 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). De acordo com o relatório do mercado aliado, a América do Norte testemunhará um grande crescimento no domínio das baterias de íons de sódio com um CAGR de 15.9% em 2021-2031 (https://www.alliedmarketresearch.com/sodium-ion-battery-market-A10597).
Nos Estados Unidos, a Natron Energy Inc. já colaborou com a Clarios International Inc., o que resultará nas primeiras baterias de íon de sódio produzidas em massa no mundo. Os países da Ásia-Pacífico, incluindo China, Japão, Índia, Coreia do Sul e Austrália, também serão regiões-chave para investidores e fabricantes.
Figura 10: Análise de mercado de baterias de íon de sódio (fonte: insights de mercado personalizados)
Porém, só o tempo dirá como a indústria de íons de sódio evoluirá no futuro próximo, tendo dito que se as baterias de íons de sódio se tornarem alternativas ao íon de lítio, espera-se que esta indústria abra o caminho para o próximo-indústria automobilística de geração e eletrônicos de consumo.
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