La generación y el almacenamiento de energía para aplicaciones cotidianas han atraído mucha atención en las últimas dos décadas. Las continuas actividades de I+D sobre baterías recargables han dado lugar a avances significativos en muchos campos. En años anteriores, la electrónica portátil fue el principal impulsor del desarrollo de baterías recargables. Sin embargo, los avances más recientes en vehículos eléctricos han puesto a la industria de las baterías en el centro de atención.
Las baterías de iones de litio se han mantenido a la vanguardia de la industria de las baterías recargables, pero el mercado en constante crecimiento está ejerciendo una presión constante sobre los recursos y las cadenas de suministro de la industria de las baterías de iones de litio. Por lo tanto, se reconsideran las nuevas baterías de iones de sodio, que son menos susceptibles a los riesgos de recursos y suministro, para ofrecer una alternativa de menor costo. Dado que las baterías de iones de litio cuestan entre el 30% y el 40% de un vehículo eléctrico, se cree que el rango de precios de los vehículos eléctricos puede reducirse considerablemente si las baterías de iones de sodio se fabrican a gran escala y se reemplazan por baterías de iones de litio.
En 2020, investigadores de la Universidad Estatal de Washington (WSU) y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) crearon una batería de iones de sodio. que entregó una capacidad idéntico a algunas baterías de iones de litio y mantuvo más del 80 por ciento de su carga después de 1,000 ciclos. La fabricación de una batería potencialmente viable a partir de materiales abundantes y baratos como el sodio generó mucho entusiasmo en la batería. Fabricación comunidad. Como resultado, los sodio-Se mira la batería de iones. como uno an alternativa al caro Litio-baterías de iones que están ubicuamente Se utiliza para fabricar productos electrónicos de consumo portátiles y vehículos eléctricos. baterías.
Figura 1: WSU Ph.D. graduados Junhua Song y sus colegas crearon una batería de iones de sodio que contiene tanta energía y funciona tan bien como algunas baterías comerciales de iones de litio.
Debido a su prometedor En el futuro, la tecnología de baterías de iones de sodio ha mostrado un crecimiento exponencial en patentes. Práctica presentaciones terminadas los pasado veinte añosars (la figura 2). En los últimos cinco años se han presentado más de 18000 solicitudes de patente en este ámbito. China US, y Japón se mantienen firmes en la categoría Industrial. parte superior tres posiciones en todo el mundo en términos de número de solicitudes de patentes en este ámbito, y China tiene archivado Saber más than 16000 aplicaciones en los últimos veinte años (figura 3). India, siendo un El mercado potencial en este dominio tecnológico también ha sido testigo de varias solicitudes de patentes en tecnología de baterías de iones de sodio en los últimos años.
Figura 2: Presentación de solicitudes de patente en baterías de iones de sodio en los últimos años 20
Figura 3: Solicitudes de patentes a nivel nacional en tecnología de baterías de iones de sodio
Además de las empresas, en el desarrollo de iones de sodio también han participado activamente universidades e institutos de investigación.–baterías basadas en los últimos años. Un análisis de 3,366 familias de patentes de baterías de iones de sodio en los últimos 5 años utilizando palmadita reveló que la Universidad Central Sur, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shaanxi, y La Universidad Tecnológica de Guangdong representó el 8.26% de las solicitudes de patentes durante este período. (figura 4).
Figura 4: Solicitudes de patentes por diferentes universidades. e institutos en los últimos cinco años
Comparado con otros tipos de baterías, tEl uso de baterías de iones de sodio. proporciona un varias ventajas para fabricantes y consumidores incluyendo mayor seguridad, amplio rango de temperatura, precio asequible y ligero, como se muestra en la figura 5. Aunque los La densidad de energía de las baterías de iones de sodio es menor que la de las baterías de litio; sin embargo, con esfuerzos continuos de los Según la comunidad científica, se espera que en el futuro próximo las baterías de iones de sodio funcionen en línea con las celdas de iones de litio.
Figura 5: Ventajas de utilizar baterías de iones de sodio
Según CATL (Contemporáneo Amperex Technology Co., Limited), una empresa china líder en fabricación de baterías, la densidad de energía de los iones de sodio de próxima generación baterías superará los 200 Wh/kg en el futuro.
En la figura 6 se muestran algunas aplicaciones de las baterías de iones de sodio en la industria. Entre ellas, la industria de los vehículos eléctricos tiene un mayor potencial para las baterías de iones de sodio y se han presentado varias solicitudes de patente para las mismas. Las estadísticas muestran que hay más de 1250 patentes activas en el ámbito de las baterías de iones de sodio para vehículos eléctricos (figura 7).
En noviembre de 2022, un ejecutivo de CATL declaró que las baterías iniciales de iones de sodio utilizadas en vehículos de producción pueden utilizar una integración de baterías de iones de litio y de iones de sodio. Este enfoque permite que las baterías de iones de sodio puedan soportar vehículos eléctricos con una autonomía de hasta 500 kilómetros (Se esperan baterías de iones de sodio en vehículos eléctricos con alcances de hasta 500 km, dice el ejecutivo de CATL – Baterías Noticias Publicado en noviembre de 2022).
Figura 6: Aplicaciones de baterías de iones de sodio
Figura 7: Estadísticas de Patente limaduras para sodio-baterías de iones en contexto con el vehículo eléctrico
En la actualidad, la tecnología de baterías de iones de litio es una industria enorme. con valor de mercado of alrededor de 42.5 mil millones de dólares en 2021. La industria de las baterías de iones de sodio, por otro lado, se encuentra en su etapa inicial de desarrollo y is Se prevé que crezca rápidamente a medida que nuevos jugadores ingresen al ecosistema en los próximos años. Algunos actores destacados en la industria de las baterías de iones de sodio. incluye CATL, Faradión, hola batería, etc A fOtros actores emergentes se muestran en la figura 8.
Figura 8: Actores destacados en la tecnología de baterías de iones de sodio
Faradión limitado is una empresa líder en tecnología de baterías con unan Amplia cartera de propiedad intelectual, mostrado en la figura 9, cubriendo varios aspectos de la tecnología de iones de sodio. Debido a a futuro prometedor y hhabiendo presentado más de 180 solicitudes de patentes en este campo a nivel mundial, 100% de las acciones de Fadarion Limitado jave been adquirida por Reliance New Energy Solar Ltd (“RNESL”), a totalmente–propiedad subsidiaria de Reliance Industries Ltd (“Reliance”), por un valor empresarial de £100 millones (https://faradion.co.uk/reliance-new-energy-solar-to-acquire-faradion-limited/ Publicado el 31 de diciembre de 2021). Faradión El director ejecutivo James Quinn declaró que “Junto con Reliance, Faradión puede llevar la innovación británica a la India y a todo el mundo, a medida que el mundo mira cada vez más más allá del litio”.
Figura 9: La opción de cartera de patentes de Faradión para baterías de iones de sodio
En 2021, Xtreme power lanzó el primer sistema de energía ininterrumpida (UPS) de montaje en bastidor de la industria con baterías de iones de sodio de Natron. El nuevo UPS Xtreme Power P91L está disponible en capacidades de 3kW y 5kW, con operación de 120 y 208/220/230/240V AC, 50/60Hz, y está especialmente diseñado para aceptar Natron. Bandeja azul Batería 4000 48V DC como energía de respaldo. Debido a el los Empleo de baterías de iones de sodio., la seguridad de la UPS el sistema se puede mejorar significativamente .
Los investigadores han examinado varios materiales para fabricar ánodos, cátodos y electrolitos para baterías de iones de sodio. Algunos de los materiales populares que se pueden utilizar son
Cátodo: NaCrO2, N / A0.7Arrullo2 + x, NaCoPO4, NaFePO4, N / A0.44MnO2
Ánodo: Na2Ti3O7, N / A2Ti3O7, Nati2(PO4)3, N / A2Ti3O7
Electrolito: Na1.3Al0.3Ti1.7P3O12
Además, según los materiales fundamentales utilizados, hay tres tipos de baterías de iones de sodio disponibles en el mercado: batería de sodio-azufre, batería de sodio-sal y batería de sodio-aire. En 2021, las baterías de sodio-azufre dominaron el mercado con una participación del 46%
Según información de mercado personalizada, el tamaño del mercado de baterías de iones de sodio se valoró en alrededor de 1120 millones de dólares en 2021 y se prevé que alcance los 2899 millones de dólares en 2030, como se ilustra en la 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). Según el informe de mercado aliado, América del Norte será testigo de un gran crecimiento en el ámbito de las baterías de iones de sodio con una tasa compuesta anual del 15.9% en 2021-2031 (https://www.alliedmarketresearch.com/sodium-ion-battery-market-A10597).
En Estados Unidos, Natron Energy Inc. ya ha colaborado con Clarios International Inc., lo que dará como resultado las primeras baterías de iones de sodio producidas en masa del mundo. Los países de Asia y el Pacífico, incluidos China, Japón, India, Corea del Sur y Australia, también serán regiones clave para inversores y fabricantes.
Figura 10: Análisis del mercado de baterías de iones de sodio (fuente: conocimientos de mercado personalizados)
Sólo el tiempo dirá cómo evolucionará la industria de iones de sodio en el futuro próximo; sin embargo, dicho esto, si las baterías de iones de sodio se convierten en alternativas a las de iones de litio, se espera que esta industria allane el camino para la próxima–industria del automóvil de generación y electrónica de consumo.
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