Natriumionenbatterien vs. Lithiumionenbatterien: Vergleich der Vor- und Nachteile

Angesichts des explosionsartigen Wachstums der weltweiten Nachfrage nach neuer Energie werden Lithiumbatterien schnell zu den Hauptakteuren mit ihren eigenen Leistungsvorteilen. Dabei ist Lithiumeisenphosphat der Star vieler Lithiumbatterien aus verschiedenen Materialien! Aufgrund der geringen Reserven an Lithiummaterialien schwankten die Preise jedoch in den letzten Jahren stark, insbesondere im Jahr 2022 stieg der Preis für Lithiumcarbonat um bis zu 300%, was die Menschen ständig darüber nachdenken lässt, ob es andere Optionen gibt? Natriumbatterien, die fast zeitgleich mit Lithiumbatterien entwickelt wurden, sind wieder ins Rampenlicht gerückt und gelten als wichtige Kandidaten für den möglichen Ersatz von Lithium-Ionen-Batterien. Einige der führenden Lithiumbatterieunternehmen wie CATL und Hinabattery sind ebenfalls aktiv am Planen. Es gibt einige Unterschiede zwischen diesen beiden Batterietechnologien in Bezug auf Struktur, Leistung und Anwendungsbereiche. Heute werden wir ausführlich auf die Vor- und Nachteile zwischen Natrium- und Lithium-Ionen-Batterien eingehen.

Natrium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien

Ressourcen: Natrium ist eine reichlich vorhandene Ressource auf dem Planeten und ist weiter verbreitet als Lithium, das eine geringere Verbreitung und höhere Kosten aufweist, was bedeutet, dass Natriumionenbatterien geringere Materialkosten und ein größeres Potenzial für kostengünstige Großanwendungen haben. Derzeit, da die Natriumbatterieindustrie noch ausgebaut werden muss, kostet Natriumcarbonat in Batteriequalität nur etwa 1% des Preises von Lithiumcarbonat! Und mit der industriellen Modernisierung wird der Preis für Natriumbatterien in absehbarer Zukunft noch niedriger sein!

Energiedichte: Aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften hat LiFePO4 eine Energiedichte von ca. 160–300 Wh/kg, während Natriumbatterien eine Energiedichte von ca. 120–16 Wh/kg aufweisen. Dies bedeutet, dass LiFePO4 bei gleichem Volumen eine größere Kapazität bereitstellen kann, wodurch LiFePO4 besser für einige Anforderungen mit hoher Energiedichte geeignet ist, beispielsweise für Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme für Privathaushalte.

Leistung bei niedrigen Temperaturen: Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben eine schlechte Beständigkeit bei niedrigen Temperaturen, andere Bedingungen sind die gleichen, Lithium-Eisenphosphat-Batterien können bei -20 °C fast nicht funktionieren, die Kapazität wird sogar weniger als 50% betragen, Natrium-Ionen-Batterien haben eine bessere Leistung bei niedrigen Temperaturen Bedingungen, um sicherzustellen, dass bei -40 ℃ immer noch mehr als 85% der Kapazität erhalten bleiben. Diese Eigenschaft von Natriumbatterien ermöglicht es der Batterie, in einigen Alpenregionen wie Nordeuropa und Nordamerika eine normale Batterienutzung sicherzustellen.

Lade- und Entlademultiplikator: Natriumionenbatterien haben eine bessere Multiplikatorleistung in Bezug auf die Schnellladefähigkeit, von 0% auf 90% in nur zehn Minuten, im Vergleich zur aktuellen Massenproduktion von ternären Lithiumbatterien selbst unter der DC-Schnellladeunterstützung Das Aufladen von 20% auf 80% dauert normalerweise 30 Minuten, Lithiumeisenphosphat benötigt etwa 45 Minuten. Natriumbatterien sind aufgrund ihrer Materialeigenschaften von Natur aus in der Lage, hohe 5C-Laderaten zu erreichen, während LiFePO4-Batterien erhebliche technische und finanzielle Kosten erfordern, um diese Bedingung zu erfüllen.

Kommerzialisierungsgrad: Obwohl Lithium-Eisenphosphat-Batterien zu einem ähnlichen Zeitpunkt wie Natrium-Ionen-Batterien begannen, war der Kommerzialisierungsgrad von Natrium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien geringer und wurde nicht in der Massenproduktion erreicht. Derzeit befindet sich die Technologie der Natrium-Ionen-Batterien noch im Entwicklungs- und Forschungsstadium und wurde noch nicht umfassend kommerzialisiert.

Zusammenfassung

Zusammengenommen bieten Lithium-Eisenphosphat-Batterien große Vorteile hinsichtlich der Anwendungsunterstützung und der Marktgröße. Lithium-Eisenphosphat-Batterien dominieren den aktuellen Markt. Ihre hohe Energiedichte, lange Lebensdauer und geringe Selbstentladungsrate machen sie zur bevorzugten Wahl in tragbaren elektronischen Geräten und Elektrofahrzeugen. Allerdings bieten die reichlich vorhandenen Ressourcen, die geringen Kosten und der hohe Multiplikatorcharakter von Natriumionenbatterien ihnen ein großes Potenzial für groß angelegte Energiespeicher- und Netzanwendungen. Da die Technologie weiter voranschreitet und weiterhin in Forschung und Entwicklung investiert wird, bleiben die Aussichten für Natriumbatterien als eine der möglichen Alternativen zu Lithiumbatterien vielversprechend, trotz der verbleibenden Herausforderungen in einigen Bereichen. Als größter Hersteller von zylindrischen Zellen in China veranstaltete CBAK am 28. Juni eine Einführungsveranstaltung für Natriumbatterien. Als strategischer Partner von CBAK LEAD-WIN wird auch in Zukunft intensiv mit CBAK und anderen vorgelagerten Industrieketten zusammenarbeiten, die an der Spitze der Natrium-Ionen-Batterietechnologie stehen, um die Anwendung von Natriumbatterien in verschiedenen Produkten zu untersuchen und gemeinsam die technischen Herausforderungen der Produkte zu bewältigen.