Sodiamu-ioni: Mustakabali wa Betri Zinazoweza Kuchajiwa Umefika Hapa?

Siku zimepita ambapo tunaweza kutoa betri za simu zetu kwa furaha ili kuzichaji kando au kuzibadilisha sisi wenyewe wakati wowote ilipohitajika. Hakika, karibu betri zote za simu mahiri kwenye soko sasa zimejengwa ndani, na kuzifanya kuwa zisizoweza kutolewa kabisa. Hii pia inamaanisha kuwa pengine wengi wetu hatujui kuhusu aina ya betri zinazoweza kuchajiwa tena ambazo zinawasha simu zetu siku hizi. Jibu fupi kwa hilo ni betri za lithiamu, jibu refu, hata hivyo, ni aina mbili kuu za betri za lithiamu-betri za lithiamu-ion (Li-ion) na betri za lithiamu-polymer (Li-po).

Ingawa kwa sasa betri za Li-ion ndio aina maarufu zaidi ya betri za simu kwa aina nyingi za simu za iPhone na Samsung, betri za Li-po zinaendelea kupata chapa kuu zaidi na zaidi zikiwemo Samsung na Xiaomi huku simu zao zikitoa miundo yenye nguvu zaidi inayoungwa mkono na betri za Li-po. Hata hivyo wakati mieleka kati ya familia ya betri ya lithiamu ikiendelea, betri za sodiamu-ioni (Na-ion) zimeibuka kimya kimya kama mgombea mwingine mpya ambaye ana uwezekano wa kuchukua tasnia ya betri inayoweza kuchajiwa kwa dhoruba. Endelea kusoma ili kujua ni nini hufanya betri zenye sodiamu kuwa za pekee sana, kwa nini wengi huziona kama siku zijazo za betri zinazoweza kuchajiwa tena, na bila shaka, fursa za biashara zinazokuja nazo.

Orodha ya Yaliyomo
Hali ya soko ya betri zinazoweza kuchajiwa tena
Betri za ioni ya sodiamu: mustakabali wa betri zinazoweza kuchajiwa tena?
Athari ya kudumu

Hali ya soko ya betri zinazoweza kuchajiwa tena

Soko la betri zinazoweza kuchajiwa tena lilikuwa na thamani ya dola za Kimarekani bilioni 109.5 mnamo 2022 na linatarajiwa kuongezeka hadi Dola za Kimarekani bilioni 165.5 ifikapo 2028, na kufikia kiwango cha ukuaji wa kila mwaka (CAGR) cha 6.93%. Miongoni mwa soko la betri zinazoweza kuchajiwa tena, sehemu ya soko ya betri za Li-ion ni wazi kuwa kiongozi wa soko lisilopingika, na soko lingine la kimataifa. utafiti Nakala inayotabiri thamani yake kuongezeka kwa CAGR ya 18.1% na kufikia zaidi ya $ 182.53 ifikapo 2030.

Betri za sodiamu, kwa upande mwingine, zimefufua maslahi ya umma baada ya mwanzilishi wa teknolojia ya betri ya sodium-ion Faradion Limited kununuliwa kikamilifu na moja ya kampuni tanzu za Reliance Industries nchini India kwa thamani ya £ 100 milioni mapema 2022. Uwezo wa soko la betri za sodiamu kwa mifumo ya kuhifadhi nishati inatarajiwa kuwa muhimu, hasa miongoni mwa vyanzo vinavyoweza kurejeshwa kama vile nishati ya upepo na jua. Kwa hivyo inatabiriwa kufikia a CAGR ya 14.68% kutoka 2022 hadi 2027, na kuleta takwimu yake kutoka $ 244 milioni hadi $ 609 milioni, karibu mara 2.5 kutoka jumla yake ya awali.

Betri za ioni ya sodiamu: mustakabali wa betri zinazoweza kuchajiwa tena?

Kudumu zaidi

Julai 2022 iliadhimisha mwezi wa furaha katika historia ya ukuzaji wa betri za sodiamu, kwani wiki ya kwanza ya mwezi iliona tovuti ya habari ya sayansi. taarifa ugunduzi unaoweza kusisimua kwenye uingizwaji wa fomula mpya ya elektroliti kwa betri za ioni ya sodiamu, ambayo sio tu iliongeza chaji/kutoa chaji lakini pia iliweza kudumisha utendakazi thabiti hata baada ya kufikia mizunguko 900+. Mafanikio ya urekebishaji wa betri za sodiamu hayakuishia hapo bali yaliendelea na tangazo kubwa la mapumziko takriban wiki moja baadaye, kupitia vyombo vya habari ya kutolewa kutoka Maabara ya Kitaifa ya Pasifiki Kaskazini Magharibi (PNNL) chini ya Idara ya Nishati.

Kwa hakika, betri za sodiamu-ioni zilikuwa zimewekwa chini ya uangavu tangu takriban mwaka mmoja uliopita, nyuma mnamo Julai 2021, wakati kampuni ya Contemporary Amperex Technology Co. betri za sodiamu kwa EVs. Ugunduzi wa timu ya PNNL mwanzoni mwa robo ya tatu ya 2022, hata hivyo, umeinua kiwango kikubwa katika uboreshaji wa betri ya sodiamu-ioni, kwa kuwa teknolojia iliyoundwa na PNNL ilidai kuwa imebadilisha kimsingi muundo wa betri ya sodiamu ili kushinda changamoto za kiufundi za muda mrefu.

Mojawapo ya masasisho ya kushangaza zaidi katika muundo wao mpya wa kichocheo cha betri ya ioni ya sodiamu ni kwamba timu ya utafiti inafaulu kurefusha kudumu kwa betri kwa muda mrefu katika majaribio ya maabara kwa msokoto mzuri wa vijenzi kuu vya kioevu. Kama matokeo ya ubadilishaji huu wa fomula, uimarishaji wa elektroliti za betri za sodiamu-ioni, ambayo hutumika kama damu ambayo huhifadhi mzunguko wa nishati kwenye betri, kuboreshwa na hivyo kusaidia kuimarisha uimara wa betri.

Watafiti wa PNNL pia walishughulikia maswala ya usalama juu ya betri za sodiamu-ioni ikilinganishwa na mifumo ya lithiamu-ion kwa mtazamo wa asili ya shughuli za kemikali ya juu sana kuliko lithiamu, ambayo huongeza hatari ya mlipuko au ajali mbaya. Walikuja na kupitishwa kwa dutu ya kuzima moto ambayo inaweza kufanya kazi kwa viwango vya juu na inakabiliwa na joto tofauti. Matokeo ya kipengele hiki kipya ni kuundwa kwa safu imara, nyembamba sana ya ulinzi kwenye anode ambayo husaidia kutoa maisha ya mzunguko mrefu kwa betri za sodiamu.

Ni muhimu kutambua kwamba maendeleo haya yote yanawawezesha watafiti kuhifadhi hadi 90% ya uwezo wa betri za sodiamu, ikimaanisha kuwa kutakuwa na upotezaji mdogo sana wa uwezo hata baada ya mzunguko uliopanuliwa wa kuchaji wa mizunguko 300+. Kwa maneno mengine, nyongeza hizi zote za hivi karibuni husaidia kuongeza muda uliopo Miaka 10 inayotarajiwa maisha ya sodiamu-ion betri. Ili kuweka maendeleo haya ya hivi majuzi katika mtazamo, watengenezaji wengi wamehakikishiwa Mizunguko ya malipo ya 300-500 or Miaka 3-5 kabla ya hasara ya karibu 20% (80% imesalia) katika utendaji wa uwezo wa betri za lithiamu-ioni.

Gharama za chini

Gharama ya sodiamu ni ya chini kabisa kuliko lithiamu kutoka kwa mtazamo wa maliasili kama sodiamu imeorodheshwa kama nambari ya 6 kipengele kinachopatikana zaidi katika dunia, uhasibu kwa 2.6% ya ukoko wa dunia. Lithium, kwa upande mwingine, hufanya tu kuhusu 0.002% na ni nafasi ya 33 kwenye chati badala yake. Ulinganisho wa gharama kati ya betri za sodiamu-ioni na betri za lithiamu-ioni kwa kweli sio kitu kipya; watafiti katika Chuo Kikuu cha Stanford, kwa mfano, ilikuwa imeeleza ukweli wazi kwamba sodiamu-ion ni mbadala bora kutoka kwa mtazamo wa gharama na ilijitahidi kueneza matumizi yaliyoenea ili kusaidia kupunguza gharama za jumla za uzalishaji kwa betri zinazoweza kuchajiwa tena. Kumbuka kwamba, hata hivyo, ripoti kutoka Chuo Kikuu cha Stanford ilifanyika zaidi ya miaka 5 iliyopita, wakati bei ya lithiamu ilikuwa bado imetulia karibu RMB 160,000 kwa tani (karibu dola za Marekani 24,000 / tani wakati huo).

Hadi sasa, bei ya lithiamu inaendelea kupanda na imepanda kwa zaidi ya 350% ikilinganishwa na miaka 5 iliyopita, na kufikia kiwango cha juu cha zaidi ya RMB 590,000 kwa tani kuanzia Novemba 2022. Kuongezeka kwa kasi kwa malighafi ya lithiamu kunalingana na mahitaji ya juu ya magari ya umeme (EVs) kuanzia robo ya 4 ya 2020 na kuendelea. Ukweli kwamba malighafi nyingi za lithiamu huchakatwa na kuwa bidhaa za kiwango cha betri nchini Uchina ulizidisha hali hiyo kwani hii inamaanisha kwamba gharama ya uhifadhi wa nishati pia huathiriwa na ada za kimataifa za usafirishaji, ambazo zimeathiriwa sana na usumbufu katika tasnia ya afya na usambazaji wa kimataifa katika miaka ya hivi karibuni.

Ongezeko kubwa la bei la mara kwa mara ndiyo sababu muhimu ya kupata mbadala wa vijenzi vinavyotokana na lithiamu sasa, na ioni ya sodiamu kwa wingi, ambayo inahakikisha ugavi na upatikanaji wake, yenyewe ni uhalali wa chaguo la kuaminika la gharama nafuu. Hii inatoa sababu ya msingi katika jitihada za utafiti za mchakato wa uboreshaji wa betri za ioni ya sodiamu, hasa wakati wataalamu wengi wa tasnia wanaamini kuwa uingizwaji wa sodiamu unaweza kusaidia kupunguza gharama za betri zinazoweza kuchajiwa tena. karibu 20-40%.

Kiwango kikubwa zaidi

Ingawa wengi wetu huenda tukatumia betri za lithiamu-ion kwa simu zetu, kompyuta za mkononi, vifaa vya kielektroniki vya aina mbalimbali, na magari ya umeme, pamoja na sekta mbalimbali za matumizi ya mwisho leo, huenda wengi wetu tusijue kuwa betri hizi hutumika katika programu nyingi zaidi kuliko zile zinazojulikana sana. Mbali na vifaa vya elektroniki na tasnia ya EV, soko zingine mbili kubwa za betri za lithiamu-ioni zimetajwa kama utunzaji wa mashine nzito na uhifadhi wa nishati maeneo, hasa sekta ya nishati mbadala.

Na habari njema ni: sekta ya nishati mbadala inatarajiwa kuongeza thamani yake maradufu katika miaka 10, kuanzia Dola za Kimarekani bilioni 881.7 mnamo 2020 hadi $ 1,977.6 bilioni mnamo 2030, na kufikia CAGR ya 8.4%. Hata hivyo, licha ya uwezo huu mkubwa, pamoja na gharama za lithiamu kufikia kiwango cha juu cha rekodi sasa, uendelevu wa mahitaji ya lithiamu-ion kwa sekta ya nishati mbadala ni swali. Hii ni kweli hasa kutokana na kiasi kikubwa cha mahitaji ya nishati kutoka kwa sekta ya nishati mbadala, kwani hiyo inamaanisha kuwa gharama ya jumla ya juu zaidi inahitajika iwapo bei za lithiamu zitaendelea kupanda.

Wakati huo huo, kuweka kando sababu ya gharama, betri za lithiamu-ioni ni kweli si chaguo rafiki wa mazingira, hasa linapokuja suala la kuhifadhi kwa kiasi kikubwa kwa vile metali zenye sumu kama vile kobalti na nikeli hupatikana katika lithiamu-ion. Metali hizi zinaweza kusababisha madhara kwa vyanzo vya maji na mifumo ikolojia zinapotupwa. Utupaji usiofaa wa betri za lithiamu-ioni pia umehusishwa na moto katika dampo au vifaa vya kuchakata betri.

Kwa bahati nzuri, si gharama wala maswala ya kimazingira yanayohusiana na betri za lithiamu-ioni yanayohusiana na betri za ioni ya sodiamu hata kidogo kwa kuwa sodiamu ni nyingi kiasili kutoka kwa nyenzo za bei nafuu zinazoweza kutumika tena na usalama ulioboreshwa. Mambo haya yote hufanya sodium-ioni kuwa bora zaidi si tu kwa matumizi ya kawaida ya betri kwa vifaa vya kawaida vya kielektroniki lakini pia kwa matumizi makubwa zaidi kama vile uhifadhi wa nishati kwa nishati mbadala.

Athari ya kudumu

Juhudi za maendeleo zisizochoka miongoni mwa wanasayansi na watafiti katika jitihada endelevu za kuboresha malighafi zinazopatikana kwa ajili ya uingizwaji wa bei nafuu na bora zaidi wa uga wa nishati zimesababisha ugunduzi wa hivi punde na uboreshaji wa betri za ioni ya sodiamu. Ushahidi kadhaa uliowasilishwa na wanasayansi umethibitisha kuwa betri za sodiamu-ioni zinaweza kuwa mbadala wa muda mrefu ikilinganishwa na betri za lithiamu-ioni, haswa kwa matumizi ya kiwango kikubwa kwa kuzingatia gharama ya chini, wingi wa asili, na sifa endelevu za sodiamu.

Ukuaji thabiti wa kipekee wa mahitaji makubwa ya hifadhi ya nishati kwa uga wa nishati mbadala unaashiria kuwa kuna nafasi kubwa ya ukuaji wa betri za ioni ya sodiamu, hasa kutokana na kuongezeka kwa mzunguko wa bidhaa. Kwa hivyo wawekezaji wanaovutiwa wanapendekezwa kuingia sokoni kabla ya kilele chake. Kwa habari zaidi juu ya msukumo wa biashara ya jumla na maoni ya kutafuta, tembelea Chovm Anasoma leo.