تفتح بطاريات أيونات الصوديوم مسارات جديدة لتخزين الطاقة

بطاريات الليثيوم موجودة في كل مكان في عملنا وحياتنا.من الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى مركبات الطاقة الجديدة، توجد بطاريات الليثيوم أيون في العديد من السيناريوهات.بفضل حجمها الأصغر وأدائها الأكثر استقرارًا وقابلية إعادة التدوير بشكل أفضل، فإنها تساعد البشر على الاستفادة بشكل أفضل من الطاقة النظيفة.
وفي السنوات الأخيرة، دخلت الصين طليعة العالم في مجال البحث والتطوير التكنولوجي الرئيسي، وإعداد المواد، وإنتاج البطاريات، وتطبيق بطاريات أيون الصوديوم.
ميزة احتياطية كبيرة
في الوقت الحاضر، تخزين الطاقة الكهروكيميائية ممثلة ببطاريات الليثيوم أيون يسرع تطورها.تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بطاقة محددة عالية، وطاقة محددة، وكفاءة في تفريغ الشحنة، وجهد الخرج، ولها عمر خدمة طويل وتفريغ ذاتي صغير، مما يجعلها تقنية مثالية لتخزين الطاقة.ومع انخفاض تكاليف التصنيع، يتم تركيب بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في مجال تخزين الطاقة الكهروكيميائية، مع زخم نمو قوي.
وفقًا لبيانات وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات، زادت القدرة المركبة الجديدة لتخزين الطاقة الجديدة في الصين بنسبة 200٪ على أساس سنوي في عام 2022. وحقق أكثر من 2000 مشروع على مستوى ميجاوات تشغيلًا متصلاً بالشبكة، باستخدام بطارية الليثيوم. تخزين الطاقة يمثل 97% من إجمالي القدرة المركبة الجديدة.
"تعد تكنولوجيا تخزين الطاقة حلقة وصل رئيسية في ممارسة وتنفيذ ثورة الطاقة الجديدة.وفي سياق استراتيجية الهدف المزدوج للكربون، تطور تخزين الطاقة الجديد في الصين بسرعة.صرح صن جين هوا، الأكاديمي في الأكاديمية الأوروبية للعلوم والأستاذ بجامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية، بوضوح أن الوضع الحالي لتخزين الطاقة الجديدة يهيمن عليه "ليثيوم واحد".
من بين العديد من تقنيات تخزين الطاقة الكهروكيميائية، احتلت بطاريات الليثيوم أيون موقعًا مهيمنًا في الأجهزة الإلكترونية المحمولة ومركبات الطاقة الجديدة، لتشكل سلسلة صناعية كاملة نسبيًا.ومع ذلك، في الوقت نفسه، جذبت أوجه القصور في بطاريات الليثيوم أيون الانتباه أيضًا.
وندرة الموارد هي واحدة منها.ويقول الخبراء إنه من منظور عالمي، فإن توزيع موارد الليثيوم غير متساو للغاية، حيث يتم توزيع حوالي 70% منها في أمريكا الجنوبية، وتمثل موارد الليثيوم في الصين 6% فقط من الإجمالي العالمي.
كيف يمكن تطوير تكنولوجيا بطاريات تخزين الطاقة التي لا تعتمد على الموارد النادرة وبتكاليف أقل؟تتسارع وتيرة تطوير تقنيات تخزين الطاقة الجديدة التي تمثلها بطاريات أيونات الصوديوم.
على غرار بطاريات الليثيوم أيون، بطاريات أيون الصوديوم هي بطاريات ثانوية تعتمد على أيونات الصوديوم للتنقل بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة لإتمام عمليات الشحن والتفريغ.وقال لي جيان لين، الأمين العام للجنة معايير تخزين الطاقة بالجمعية الكهروتقنية الصينية، إن احتياطيات الصوديوم على مستوى العالم تتجاوز بكثير عناصر الليثيوم ويتم توزيعها على نطاق واسع.تكلفة بطاريات أيون الصوديوم أقل بنسبة 30% -40% من تكلفة بطاريات الليثيوم.وفي الوقت نفسه، تتمتع بطاريات أيونات الصوديوم بسلامة أفضل وأداء في درجات الحرارة المنخفضة، فضلاً عن دورة حياة طويلة، مما يجعلها طريقًا تكنولوجيًا مهمًا لحل نقطة الألم المتمثلة في "هيمنة الليثيوم الواحد".
آفاق صناعية جيدة
تعلق الصين أهمية كبيرة على بحث وتطبيق بطاريات أيون الصوديوم.وفي عام 2022، ستدرج الصين بطاريات أيون الصوديوم في الخطة الخمسية الرابعة عشرة للابتكار العلمي والتكنولوجي في مجال الطاقة، مما يدعم البحث والتطوير في مجال التقنيات المتطورة ومعدات التكنولوجيا الأساسية لبطاريات أيون الصوديوم.في يناير 2023، أصدرت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات وست إدارات أخرى بشكل مشترك الآراء التوجيهية بشأن تعزيز تطوير صناعة إلكترونيات الطاقة، موضحة تعزيز الاختراقات التكنولوجية في تصنيع بطاريات تخزين الطاقة الجديدة والأبحاث والاختراقات في المجالات الرئيسية. تقنيات مثل أنظمة البطاريات ذات العمر الطويل للغاية والسلامة العالية، والسعة الكبيرة، وتخزين الطاقة بكفاءة، وتسريع البحث والتطوير لأنواع جديدة من البطاريات مثل بطاريات أيون الصوديوم.
وقال يو تشينغ جياو، الأمين العام لتحالف تشونغ قوان تسون لابتكار تكنولوجيا البطاريات الجديدة، إن عام 2023 يُعرف باسم "العام الأول للإنتاج الضخم" لبطاريات الصوديوم في الصناعة، وأن سوق بطاريات الصوديوم الصينية مزدهرة.في المستقبل، ستصبح بطاريات الصوديوم مكملاً قوياً لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم في قطاعات فرعية متعددة مثل المركبات الكهربائية ذات العجلتين أو الثلاث، وتخزين الطاقة المنزلية، وتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، ومركبات الطاقة الجديدة.
في يناير من هذا العام، قامت العلامة التجارية الصينية لمركبات الطاقة الجديدة Jianghuai Yttrium بتسليم أول مركبة تعمل ببطارية الصوديوم في العالم.في عام 2023، تم إطلاق الجيل الأول من خلايا بطارية أيون الصوديوم من شركة CATL وهبوطها.يمكن شحن خلية البطارية في درجة حرارة الغرفة لمدة 15 دقيقة، بسعة بطارية تزيد عن 80%.لن تكون التكلفة أقل فحسب، بل ستحقق سلسلة الصناعة أيضًا شحنًا مستقلاً ويمكن التحكم فيه.
وفي نهاية العام الماضي، أعلنت إدارة الطاقة الوطنية عن المشروع التجريبي لتخزين الطاقة الجديدة.ومن بين المشاريع الـ 56 التي تم اختيارها في القائمة المختصرة، هناك مشروعان لبطاريات أيون الصوديوم.ويرى وو هوي، رئيس معهد أبحاث صناعة البطاريات الصيني، أن عملية تصنيع بطاريات أيونات الصوديوم تتطور بسرعة.ووفقا للحسابات، بحلول عام 2030، سيصل الطلب العالمي على تخزين الطاقة إلى حوالي 1.5 تيراواط/ساعة، ومن المتوقع أن تكتسب بطاريات أيون الصوديوم مساحة كبيرة في السوق.وقال وو هوي: "من تخزين الطاقة على مستوى الشبكة إلى تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، ومن ثم إلى تخزين الطاقة المنزلية والمحمولة، سيستخدم منتج تخزين الطاقة بالكامل كهرباء الصوديوم بكثافة في المستقبل".
مسار التطبيق الطويل
حاليًا، تحظى بطاريات أيونات الصوديوم باهتمام من مختلف البلدان.ذكرت صحيفة نيهون كيزاي شيمبون ذات مرة أنه بحلول ديسمبر 2022، شكلت براءات الاختراع الصينية في مجال بطاريات أيون الصوديوم أكثر من 50% من إجمالي براءات الاختراع الفعالة في العالم، واحتلت اليابان والولايات المتحدة وكوريا الجنوبية وفرنسا المرتبة الثانية إلى الخامسة على التوالي.وقال سون جين هوا إنه بالإضافة إلى تسريع الصين الواضح للاختراق والتطبيق على نطاق واسع لتكنولوجيا بطاريات أيون الصوديوم، فقد أدرجت العديد من الدول الأوروبية والأمريكية والآسيوية أيضًا بطاريات أيون الصوديوم في نظام تطوير بطاريات تخزين الطاقة.