أيهما أفضل، بطارية الصوديوم أم الليثيوم؟ تفسير مفصل للاختلافات والمزايا بين بطاريات الصوديوم وبطاريات الليثيوم

البطاريات الصوديوم هي التي تستخدم أيونات الصوديوم كحاملات للشحنة. يتم شحن وتفريغ مثل هذه البطارية عن طريق إدخال وفصل أيونات الصوديوم، والتي تحدث بين الأنود والكاثود. مبدأ عمل بطاريات الصوديوم هو نفسه بشكل أساسي لمبدأ عمل بطاريات الليثيوم، ولكن حامل الشحنة الأيونية يختلف - أيونات الصوديوم وأيونات الليثيوم.

هناك نوعان من البطاريات يمكن الإشارة إليهما على أنهما بطاريات صوديوم وبطاريات ليثيوم وكلاهما يُعتبران بطاريات قابلة لإعادة الشحن، لكن هناك بعض الفروق والمزايا بينهما:

الفوارق في التركيب الكيميائي

بالمقارنة، فإن الصوديوم أكثر وفرة في الطبيعة وأرخص ثمنًا بينما الليثيوم للأسف محدود الكمية وسعره مرتفع جدًا.

اختلافات في التكوين داخل البطارية نفسها

تستخدم بطاريات الصوديوم مادة كاثودية تتكون من بلورات الصوديوم، بينما تستخدم بطاريات الليثيوم مركبات تحتوي على الليثيوم كعنصر رئيسي في الكاثود. يتم تحديد التركيبات الكيميائية للصوديوم بناءً على مركباته، مما يوفر آفاقًا أفضل إذا تم استخدامها على نطاق واسع.

فرق كثافة الطاقة

في الكهروكيمياء، تكون كثافة الطاقة لبطاريات الصوديوم أقل بمقدار مرتبة واحدة مقارنة ببطاريات الليثيوم، مما يعني أن الحجم والوزن سيكون أرخص بالنسبة لبطارية الصوديوم تعمل بنفس السعة. ومع ذلك، يجب أن تتحسن الطاقة أيضًا بشكل إيجابي، ومن خلال هذه الطرق قد تأتي التوقعات بأن بطاريات الصوديوم يمكن أن تحل محل الليثيوم في المستقبل.

الحماية البيئية البطاريات الصوديوم أكثر صداقة للبيئة من بطاريات الليثيوم لأنها تستخدم كمية أكبر من الموارد. بالإضافة إلى ذلك، بما أن معظم المكونات الكيميائية المستخدمة في بطاريات الصوديوم غير ضارة وقابلة لإعادة التدوير، فإن النفايات الناتجة تكون أقل سمية للطبيعة. السلامة يقول أندرو وليتل (2019) إن المحلول الكهربائي لبطاريات الصوديوم يمكن أن يكون قابلاً للاشتعال والحفر، مما يعني أنه يجب اتباع معايير أمان أعلى أثناء عمليات التصميم والتصنيع. من ناحية أخرى، تعتبر بطاريات الليثيوم أكثر استقرارًا لكنها تحتوي على مشاكل أمان مثل الحرارة، القصر الدائري، والانفجار. السيناريوهات المناسبة تختلف هناك سبب لهذه البطاريات يتم تنفيذه في العديد من الحالات بسبب كثافتها الطاقوية المنخفضة بالنسبة لبطاريات الصوديوم مما يجعلها الأنسب في الحالات التي لا تحتاج إلى رقة أو وزن مثل أنظمة تخزين الطاقة والمركبات الصناعية وغيرها. بطاريات الليثيوم أكثر ملاءمة للتطبيقات الخفيفة، الفعالة، ذات الأداء العالي مثل المركبات الكهربائية والأجهزة المحمولة. باختصار، هناك مزايا وعيوب لكل من استخدام بطاريات الصوديوم أو الليثيوم، مما يعني أنه لا يوجد إجابة قاطعة حول أيهما أفضل، وسيعتمد ذلك على الوضع التطبيقي والمتطلبات الحقيقية. مع تقدم تقنية بطاريات الصوديوم، فمن الممكن أن تصبح في الأيام القادمة منافسًا أقوى للبدائل الطاقوية المتجددة.