새로운 에너지 저장 솔루션인 나트륨 이온 배터리는 충전 및 방전 과정에서 양전극과 음전극 사이의 나트륨 이온의 움직임에 의존하는 충전 가능한 배터리의 일종입니다. 그들은 리튬 이온 배터리와 유사한"흔들 의자"메커니즘을 기반으로 작동합니다. 충전하는 동안 나트륨 이온은 양극(음극)에서 추출되어 전해질을 통해 이동하고 음극(양극)으로 삽입됩니다. 동시에,전자는 전하 중립성을 유지하기 위해 카토드에서 안오드로 외부 회로를 통해 흐릅니다. 방전 할 때 나트륨 이온은 양극에서 음극으로 되돌아 가고 전자는 외부 회로를 통해 반대 방향으로 흐르며 전기 에너지를 제공합니다. 예를 들어,전형적인 나트륨 이온 배터리 시스템에서,카토드는 나쿠오 2 와 같은 나트륨이 풍부한 전환 금속 산화물로 만들어질 수 있으며,안오드는 단단한 탄소 기반 물질일 수 있습니다. 배터리가 충전되면 나트륨 이온은 나쿠오 2 카토드를 떠나 단단한 탄소 안오드에 들어가서 에너지를 저장합니다.
이 기사에서는 태양 광 가로등과 오토바이 시동 배터리의 두 가지 특정 영역에서 나트륨 이온 배터리의 응용 동향 및 장점에 중점을 둡니다. 나트륨 이온 배터리의 놀라운 고온 및 저온 성능은 극도로 추운 지역에서 더운 지역에 이르기까지 광범위한 환경 온도에서 효과적으로 작동 할 수있는 능력을 부여합니다. 0 볼트에서 저장 및 운송이 가능하다는 독특한 특성은 물류 프로세스를 단순화할뿐만 아니라 취급 중에 안전을 향상시킵니다. 이러한 기능은 태양 광 가로등 및 오토바이 시동 배터리의 맥락에서 매우 중요하며 다양한 사용 환경 및 보관 조건으로 인한 문제를 극복 할 수 있으며이 두 응용 분야에 새로운 개발 기회를 제공 할 것으로 예상됩니다.
태양 가로등 시장은 최근 몇 년 동안 놀라운 성장을 목격하고 있습니다. 시장 조사에 따르면,전 세계 태양광 가로등 시장 규모는 지난 몇 년 동안 상당한 금액으로 평가되었으며 예측 기간 동안 연간 15%의 복합 성장률로 성장할 것으로 예상됩니다. 2023 년 시장 규모는 150 억 달러에 달했으며,특히 개발도상국에서 재생에너지 인프라에 대한 투자 증가로 인해 더욱 확대될 것으로 예상됩니다. 예를 들어,인도 및 일부 아프리카 국가와 같은 국가에서는 농촌 전기화 및 스마트 시티 프로젝트에 대한 정부 주도의 이니셔티브가 태양 광 가로등에 대한 수요를 주도하고 있습니다.
그러나 태양 광 가로등에 사용되는 기존 배터리 기술에는 몇 가지 제한이 있습니다. 일부 태양광 가로등 시스템에서 여전히 일반적으로 사용되는 전통적인 납산 배터리는 일반적으로 300~500 사이클의 비교적 짧은 사이클 수명을 가지고 있습니다. 그들은 또한 낮은 에너지 밀도를 가지고 있으며,이는 더 진보 된 배터리 화학에 비해 동일한 양의 에너지를 저장하기 위해 더 크고 무거운 배터리 팩이 필요하다는 것을 의미합니다. 이것은 설치 및 유지 보수 비용을 증가시킬뿐만 아니라 태양 광 가로등 시스템의 전반적인 효율성을 제한합니다. 리 이온 배터리는 더 발전되었지만,특히 리 자원의 부족과 높은 가격으로 인해 높은 비용과 같은 문제에 직면합니다. 또한,극한 온도,높고 낮은 온도에서 성능이 크게 저하됩니다. 추운 지역에서는 리튬 이온 배터리의 용량이 20 도 이하의 온도에서 30-50%까지 떨어질 수 있으므로 태양 광 가로등의 조명 시간과 신뢰성을 줄일 수 있습니다.
나트륨 이온 배터리는 우수한 고온 및 저온 성능을 나타내며,이는 다양한 기후 조건에서 작동하는 태양 광 가로등에 매우 중요합니다. 추운 기후에서는 리튬 이온 배터리에 비해 배터리 구조 내의 나트륨 이온의 이동성이 덜 영향을 받습니다. 그 결과,배터리의 용량 보존은 상대적으로 높게 유지됩니다. 예를 들어,-20 도에서 잘 설계된 나트륨 이온 배터리는 실온 용량의 85%이상을 유지할 수 있으므로 혹독한 겨울에도 태양 광 가로등이 일관된 조명을 제공 할 수 있습니다.
고온 환경에서 나트륨 이온 배터리는 또한 더 나은 안정성을 보여줍니다. 그들은 열 탈출에 덜 취약합니다.배터리가 과열되어 화재가 발생하거나 폭발할 수 있는 위험한 상태입니다.이는 높은 온도에서 리 이온 배터리에 대한 우려입니다. 이 고온 및 저온 탄력성은 나트륨 이온 배터리가 장착 된 태양 광 가로등이 지역 기후에 관계없이 일년 내내 안정적으로 작동 할 수 있도록하여 조명 시스템의 전반적인 효율성과 서비스 수명을 향상시킵니다.
독특한 기능 나트륨 이온 배터리 수 저장 및 운송 0 볼트 상당한 이점을 제공합니다 태양 거리 조명 산업. 전통적인 배터리 저장 및 태양 광 가로등의 운송,특히 리튬 이온 배터리의 경우 배터리 셀의 손상을 방지하기 위해 특정 충전 상태로 보관해야합니다. 이를 위해서는 보관 및 운송 중에 신중한 모니터링과 관리가 필요하며 복잡성과 비용이 증가합니다.
그러나 나트륨 이온 배터리는 0 볼트로 저장 및 운송 할 수 있으므로 물류 프로세스를 단순화합니다. 보관 전 또는 운송 후 복잡한 충전 및 방전 관리가 필요하지 않습니다. 이것은 저장 및 운송 중에 배터리 손상의 위험을 줄일 뿐만 아니라 배터리의 소크를 유지하기 위해 특수 저장 시설과 운송 장비의 필요성과 같은 관련 비용을 절감합니다. 대규모 태양 광 가로등 설치 프로젝트에 대한,배터리의 많은 수의 다른 위치로 운반 할 필요가,이 0 볼트 저장 및 운송 기능은 시간과 돈을 모두 상당한 절감으로 이어질 수 있습니다.
비용 효율성은 태양 광 가로등 용 나트륨 이온 배터리의 주요 장점 중 하나입니다. 나트륨은 풍부한 원소로 지각에 널리 분포하며 추출 및 생산 비용은 리튬에 비해 상대적으로 낮습니다. 나트륨 이온 배터리의 생산 과정은 또한 단순성 때문에 더 비용 효율적일 가능성이 있습니다. 결과적으로 나트륨 이온 배터리의 전체 비용은 리 이온 배터리보다 훨씬 낮을 수 있습니다.이는 비용에 민감한 태양광 가로등 시장에서 중요한 요소입니다. 배터리 비용이 낮아지면 태양광 거리 조명 시스템의 전체 비용이 줄어들게 되고,특히 예산 제약이 있는 개발도상국에서는 널리 채택될 수 있게 됩니다.
사이클 수명 측면에서 나트륨 이온 배터리는 비교적 긴 사이클 수명을 달성 할 수 있으며 일반적으로 1000-2000 사이클에 도달합니다. 이것은 전통적인 납산 배터리보다 훨씬 길다. 더 긴 주기 생활은 태양 가로등이 조명 시스템의 유지비 그리고 가동불능시간을 감소시키는 보다 적게 빈번한 건전지 보충을 필요로 한다는 것을 의미합니다. 예를 들면,태양 가로등 체계가 10-15 년간 운영할 것으로 예상되는 경우에,긴 주기 생활을 가진 나트륨 이온 건전지는 지도 산 같이 짧 주기 생활 건전지에 사실이 아닌 빈번한 건전지 보충을 위한 필요 없이 이 기간 내내 안정되어 있는 성과를 지킬 수 있습니다.
또한 나트륨 이온 배터리는 환경 친화적입니다. 생산에 사용되는 재료는 일반적으로 독성이 없으며 전통적인 배터리에 존재하는 중금속과 독성 물질에 비해 환경에 덜 해롭습니다. 이는 지속 가능하고 친환경적인 에너지 솔루션에 대한 글로벌 강조와 일치하여 나트륨 이온 배터리를 환경 관점에서 태양 광 가로등 응용 프로그램에 매력적인 선택으로 만듭니다.
태양 광 가로등 시장에서 나트륨 이온 배터리의 적용은 향후 몇 년 동안 상당한 상승 추세를 목격 할 것으로 예상됩니다. 기술이 계속 성숙하고 비용 효율성이 향상됨에 따라 나트륨 이온 배터리가 장착 된 태양 광 가로등의 시장 점유율은 꾸준히 증가 할 것으로 예상됩니다. 향후 5~10 년 동안 나트륨 이온 배터리 구동 태양 광 가로등의 시장 점유율은 전통적인 배터리 기반 태양 광 가로등의 일부를 점차적으로 대체하여 30%에 도달 할 수 있다고 추정됩니다.
나트륨 이온 건전지를 가진 태양 가로등의 신청 범위는 또한 확장하기 위하여 확률이 높습니다. 현재 태양 광 가로등은 주로 도시 도로,공원 및 일부 농촌 지역에서 사용됩니다. 미래에는 스마트 시티 개념의 개발과 함께 나트륨 이온 배터리로 구동되는 태양광 가로등이 더 복잡한 도시 인프라 시스템에 통합될 수 있습니다. 환경 모니터링,교통 흐름 모니터링 및 기타 기능을 위한 센서가 장착되어 도시 사물 인터넷의 중요한 부분이 될 수 있습니다. 또한 사막,산,섬과 같은 전력망에 대한 접근이 제한된 원격 지역에서는 다양한 환경에서 나트륨 이온 배터리의 안정적인 성능으로 인해 이러한 배터리로 태양 광 가로등이 조명 솔루션을 제공하는 데 이상적인 선택이되어 시장 잠재력을 더욱 확대 할 수 있습니다.
