ナの魅力

ナトリウムイオンは気候危機に取り組むための化学者用キットのもう一つのツールです

ボストン、2023年5月31日 /PRNewswire/ -- Naイオンは、おそらくリチウムイオン以外では最も顕著な金属イオン電池の化学反応であり、同じ「ロッキングチェア」（アルカリイオンが非金属からの往復運動をする場所）を介して機能します。放電中はアノードからカソードへ、充電中はその逆）正極と負極での可逆的なカチオンインターカレーションの原理。 材料もリチウムイオンに似ており、金属酸化物がカソードとして、炭素ベースの材料がアノードとしてよく使用されます。 ただし、Na + のサイズがインターカレーションするには大きすぎるため、炭素はグラファイトの形になることはできません。また、実際には、材料の選択はリチウムイオンの化学的性質と大きく異なる可能性があります。

多様なカソードアプローチ

カソード材料の 3 つの主要なファミリーは、層状金属酸化物、ポリアニオン化合物、およびプルシアン ブルー類似体 (PBA) です。 遷移金属層状酸化物は、可逆的なナトリウム挿入を可能にする二次元の層状構造を持っています。 これらの化合物の大きな利点は、分子量が低いことにあり、その結果、高い理論比容量が得られます。 ただし、中程度の酸化還元電位を有することに加えて、ナトリウムイオンの脱挿入/挿入中に複数の相転移が起こり、その結果、特に高電圧での充電/放電中に構造が不安定になり、サイクル性が低くなります。

ポリアニオン材料は、その構造枠組み内での高い安定性と高速イオン移動度のおかげで、Na イオン電池の有望な正極材料として集中的に研究されています。 これらの材料は一般に、層状酸化物よりも容量が低く（通常、分子量が高いため）、電子伝導率も低いですが、電圧が高く、構造が安定しているため、非常に魅力的であると考えられています。

対象となる 3 番目のファミリーは、プルシアン ブルー アナログ (PBA) です。 これらは、ナトリウムイオンが急速に拡散できる大きなチャネルを備えた 3D 構造を持っています。 さらに、それらは豊富で安価な無毒の元素によって形成されます。 PBA のさらなる利点は、合成が簡単であることです。PBA の主な欠点は密度が低いことであり、そのため層状酸化物と比較して体積エネルギー密度が低くなります。

リチウムイオン電池と同様、正極材料の各ファミリーには（電気化学的性能、持続可能性、コストなどの点で）長所と短所があります。 このシナリオを考慮すると、唯一の勝利の化学反応は存在しません。 さまざまな用途の幅広い市場から生じる幅広い要件を満たすために、複数の Na カソードが共存する可能性が高くなります。 IDTechEx レポート「ナトリウムイオン電池 2023 ～ 2033 年: 技術、プレーヤー、市場、予測」では、ナトリウムイオン電池市場の産業発展をカバーし、主要プレーヤーの化学的性質についての特許分析を提供しています。

Naイオン電池は本当に持続可能ですか?

Na イオン電池の重要な価値提案の 1 つは、持続可能な材料を使用していることです。 ナトリウムは広く入手可能であり、コバルトなどの問題のある物質は回避できます。

カソード材料はコバルトを使用する可能性は低いですが、バナジウムなどの比較的高価な材料を使用することはできます。 リチウムイオンと比較して、ナトリウムイオンは、リチウムよりもナトリウムを使用しているため、より持続可能であるとして市場に出すことができます。リチウムがリチウムイオン電池に占める割合がわずかであることを考えると、これは単純化しすぎです。 Na イオン電池は電極に低コストの材料を使用できますが、これは LFP またはマンガンベースのカソードを備えたリチウムイオンにも当てはまります。 負および正の両方の集電体としてアルミニウムを使用できるため、コストを削減できる可能性があります。 この点では、高価な材料と安価な材料の両方を使用できるため、電極材料の選択も重要です。

原材料採掘に必要な投資が不足していることを考慮すると、中期的にはリチウム供給が不足する可能性があるため、チャンスは存在します。 リサイクルを考慮する前にリチウムイオンからの予測需要を満たすのに十分なリチウム資源がある一方で、このリチウムの採掘能力は必要な速度で増加しておらず、媒体および媒体中に代替化学物質（例えば、Naイオン）の機会を提供している。長期。 Na イオン電池に関する IDTechEx レポートでは、定置型エネルギー貯蔵やマイクロ EV などの用途における Na イオン電池の需要の成長が予測されています。

市販の Na イオン電池で使用される化学物質は、特定の用途向けに最適化されています

Na イオン技術はまだ初期の研究開発段階にありますが、Tiamat (ポリアニオン化学を使用)、Faradion (層状酸化物化学を使用)、Natron (PBA 化学を使用) などの企業が、Na イオンの勢いをもたらす商用製品を提供しています。 -イオン技術は、ハイブリッドEV、定置型ストレージ、データセンターのバックアップ電源にそれぞれ市場アプリケーションとして採用されています。 そうすることで、彼らは成功の可能性を実証し、さらには Na イオンが勝利の技術となる可能性のある市場分野を強調しています。 IDTechEx レポート「ナトリウムイオン電池 2023 ～ 2033 年: テクノロジー、プレーヤー、市場、予測」には、オプションとして Na イオンを追求している他のいくつかの電池メーカーとともに、同社の企業概要が含まれています。

ダウンロード可能なサンプル ページなど、この IDTechEx レポートの詳細については、www.IDTechEx.com/Sodium をご覧ください。

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ソースIDTechEX