في ظل التحول العالمي في مجال الطاقة وأهداف "ثنائية الكربون"، حظيت تكنولوجيا البطاريات، باعتبارها مُمكّنًا أساسيًا لتخزين الطاقة، باهتمام كبير. في السنوات الأخيرة، انتقلت بطاريات أيونات الصوديوم (SIBs) من المختبرات إلى التصنيع، لتصبح حلاً واعدًا لتخزين الطاقة بعد بطاريات أيونات الليثيوم.
معلومات أساسية عن بطاريات أيونات الصوديوم
بطاريات أيونات الصوديوم هي نوع من البطاريات الثانوية (قابلة لإعادة الشحن) تستخدم أيونات الصوديوم (Na⁺) كحاملات شحن. مبدأ عملها مشابه لمبدأ بطاريات أيونات الليثيوم: أثناء الشحن والتفريغ، تنتقل أيونات الصوديوم بين الكاثود والأنود عبر الإلكتروليت، مما يُتيح تخزين الطاقة وإطلاقها.
·المواد الأساسية:يستخدم الكاثود عادة أكاسيد متعددة الطبقات، أو مركبات بولي أنيونية، أو نظائر زرقاء بروسية؛ يتكون الأنود بشكل أساسي من الكربون الصلب أو الكربون الناعم؛ والإلكتروليت هو محلول ملح الصوديوم.
·نضج التكنولوجيا:بدأت الأبحاث في ثمانينيات القرن العشرين، وأدت التطورات الأخيرة في المواد والعمليات إلى تحسين كثافة الطاقة وعمر الدورة بشكل كبير، مما جعل التسويق التجاري ممكنًا بشكل متزايد.

بطاريات أيونات الصوديوم مقابل بطاريات أيونات الليثيوم: الاختلافات والمزايا الرئيسية
على الرغم من أن بطاريات أيون الصوديوم تشترك في بنية مماثلة مع بطاريات أيون الليثيوم، إلا أنها تختلف بشكل كبير في خصائص المواد وسيناريوهات التطبيق:
بُعد المقارنة | بطاريات أيونات الصوديوم | بطاريات ليثيوم أيون |
وفرة الموارد | الصوديوم متوفر بكثرة (2.75% في قشرة الأرض) ومنتشر على نطاق واسع | الليثيوم نادر (0.0065%) ومتركز جغرافيًا |
يكلف | انخفاض تكاليف المواد الخام، وسلسلة التوريد أكثر استقرارا | التقلبات العالية في أسعار الليثيوم والكوبالت والمواد الأخرى، والتي تعتمد على الواردات |
كثافة الطاقة | أقل (120-160 واط/كجم) | أعلى (200-300 واط/كجم) |
الأداء في درجات الحرارة المنخفضة | الاحتفاظ بالقدرة >80% عند -20 درجة مئوية | أداء ضعيف في درجات الحرارة المنخفضة، تتدهور السعة بسهولة |
أمان | استقرار حراري عالي، أكثر مقاومة للشحن الزائد/التفريغ | يتطلب إدارة صارمة لمخاطر الهروب الحراري |
المزايا الأساسية لبطاريات أيونات الصوديوم:
1.انخفاض التكلفة واستدامة الموارد:يتوفر الصوديوم على نطاق واسع في مياه البحر والمعادن، مما يقلل الاعتماد على المعادن النادرة ويخفض التكاليف طويلة الأجل بنسبة 30٪ -40٪.
2. سلامة عالية وصديقة للبيئة:خالية من تلوث المعادن الثقيلة، ومتوافقة مع أنظمة الإلكتروليت الأكثر أمانًا، ومناسبة لتخزين الطاقة على نطاق واسع.
3. القدرة على التكيف مع نطاق واسع من درجات الحرارة:أداء ممتاز في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، مثالي للمناطق الباردة أو أنظمة تخزين الطاقة الخارجية.


آفاق تطبيق بطاريات أيونات الصوديوم
مع التقدم التكنولوجي، تظهر بطاريات أيون الصوديوم إمكانات كبيرة في المجالات التالية:
1. أنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق (ESS):
باعتبارها حلاً مكملاً لطاقة الرياح والطاقة الشمسية، فإن التكلفة المنخفضة وعمر البطارية الطويل من أيونات الصوديوم يمكن أن يقلل بشكل فعال من التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE) ويدعم تقليص ذروة الشبكة.
2. المركبات الكهربائية منخفضة السرعة والدراجات ذات العجلتين:
في السيناريوهات التي تتطلب كثافة طاقة أقل (على سبيل المثال، الدراجات الكهربائية، والمركبات اللوجستية)، يمكن لبطاريات أيون الصوديوم أن تحل محل بطاريات الرصاص الحمضية، مما يوفر فوائد بيئية واقتصادية.
3. الطاقة الاحتياطية وتخزين طاقة المحطة الأساسية:
إن أداءها في نطاق درجات الحرارة الواسعة يجعلها مناسبة لتلبية احتياجات الطاقة الاحتياطية في التطبيقات الحساسة لدرجة الحرارة مثل محطات الاتصالات الأساسية ومراكز البيانات.
اتجاهات التنمية المستقبلية
تشير توقعات الصناعة إلى أن سوق بطاريات أيون الصوديوم العالمية ستتجاوز 5 مليارات دولار بحلول عام 2025 وتصل إلى 10٪ -15٪ من سوق بطاريات أيون الليثيوم بحلول عام 2030. وتشمل اتجاهات التطوير المستقبلية ما يلي:
·الابتكار المادي:تطوير الكاثودات ذات السعة العالية (على سبيل المثال، أكاسيد الطبقات من نوع O3) ومواد الأنود طويلة العمر لزيادة كثافة الطاقة فوق 200 واط في الساعة/كجم.
·تحسين العمليات:الاستفادة من خطوط إنتاج بطاريات الليثيوم أيون الناضجة لتوسيع نطاق تصنيع بطاريات الصوديوم أيون وخفض التكاليف بشكل أكبر.
·توسيع التطبيق:استكمال بطاريات الليثيوم أيون لبناء محفظة متنوعة من تقنيات تخزين الطاقة.

خاتمة
لا يهدف انتشار بطاريات أيونات الصوديوم إلى استبدال بطاريات أيونات الليثيوم، بل إلى توفير بديل أكثر اقتصادًا وأمانًا لتخزين الطاقة. وفي سياق الحياد الكربوني، ستضمن طبيعتها الصديقة للموارد والمتكيّفة مع التطبيقات مكانتها في مجال تخزين الطاقة. وبصفتها رائدة في ابتكار تكنولوجيا الطاقة،داليوسوف نواصل مراقبة تطوير تكنولوجيا بطاريات أيون الصوديوم، ملتزمين بتقديم حلول طاقة فعالة ومستدامة لعملائنا.
تابعونا للحصول على المزيد من تحديثات التكنولوجيا المتطورة!
وقت النشر: ٢٥ فبراير ٢٠٢٥