Analýza nového energetického rasového výskumu na sodno-solných batériách

Predstavenie zdroja technológie sodnej soli

Od roku 1967 do roku 1982 britská železničná spoločnosť skúmala sodnoniklové batérie av roku 1982 bol v Spojenom kráľovstve založený Beta Institute, aby sa uskutočnila masová výroba tohto výskumu batérií;

V rokoch 1987 až 1997, uskutočnený vo výskume elektrických osobných automobilov, vykonal päťročný test životnosti stotisíc kilometrov, potom už nebol veľký problém;

V roku 1999 MES-DEA získala technológiu Výskumného ústavu Beta a začala sériovú výrobu.

V roku 2001 spoločnosť GE v Spojených štátoch vykonala hodnotenie technológie skladovania energie. Po dlhom čase skúmania zistil, že sodno-niklová batéria je vynikajúcou batériou na ukladanie energie. V roku 2007 GE získala Beta Research Institute v Spojenom kráľovstve a v roku 2012 GE dokončila výstavbu závodu.

V roku 2017 spoločnosť Chilwee v apríli 2019 založila spoločnosť Zhejiang AMPower Co., Ltd., ktorá spustila prvý hromadný výrobný podnik v Číne.

Na začiatku nového roka v roku 2023 AMPower pokračoval vo veľkej objednávke, ktorá predala viac ako 290 skupín batérií, čo viedlo k dobrému začiatku!

Procesná cesta sodíkovej soľnej batérie

Tento typ batérie sa tiež nazýva celopevná sodíková batéria. V systéme batérie je zápornou elektródou kovový sodík a kladnou elektródou je chlorid nikelnatý. Prvým elektrolytom je beta-oxid hlinitý a druhým je anorganická soľ, tetrachlórhlinitan sodný. Prevádzková teplota je približne 250 až 350 stupňov. Ióny sodíka migrujú tam a späť cez membránu s pevným elektrolytom, aby sa realizovalo zosilnenie a strata batérie a nakoniec sa realizovalo nabíjanie a vybíjanie. Toto je mechanizmus batérie. Reakcia behu je nasledovná:

Keď je batéria nabitá, elektróny prúdia z kladnej do zápornej. Sodné ióny v soli (chlorid sodný) migrujú cez pevnú keramickú elektródu smerom k zápornej koncovke nádrže. Zvyšné chloridové ióny priľnú na nikel a tvoria chlorid nikelnatý v katódovom médiu. Sodík vytvára na vonkajšej strane keramickej trubice roztavenú anódovú vrstvu, ktorá prichádza do kontaktu s oceľovou nádržou a batéria je plne nabitá. Počas výboja sa elektróny vracajú späť a roztavený sodík sa oxiduje na ióny Na+, ktoré sa vracajú cez pevné keramické rúrky za vzniku chloridu sodného. Chlorid nikelnatý sa redukuje na kovový nikel. Elektrochemická reakcia batérie je nasledovná:

Technickú cestu možno zhruba klasifikovať takto:

Katódovým materiálom sodno-niklovej batérie je pevný chlorid sodný a častice niklu, membrána je keramická trubica a elektrolytom je tetrachlórhlinitan sodný, z ktorých všetky sú veľmi bežné, takže náklady sú veľmi nízke.

Po druhé, v neprítomnosti chemických reakcií nevzniká monomér sodíka; Vo vnútri batérie nie sú žiadne kyseliny ani iné organické rozpúšťadlá, takže sodno-niklová batéria je netoxická a nezaťažuje životné prostredie.

Vo všeobecnosti bude relatívne bezpečná hustota energie batérie relatívne nízka, objemová hustota energie sodíkovej niklovej batérie môže dosiahnuť 400 Wh/L, čo je blízko ternárneho lítia; Hmotnostná energetická hustota môže dosiahnuť 160 Wh/kg a hmotnostná energetická hustota po skupine môže dosiahnuť 110-120Wh/kg, čo je podobné úrovni ako v materiáli fosforečnanu lítno-železitého. Sodno-niklová batéria je dobrou alternatívou k lítium-železo-fosfátovej batérii, ktorá sa v súčasnosti používa pri veľkokapacitnom skladovaní energie.

Z hľadiska životnosti cyklu sú sodno-niklové batérie stavané aj na skladovanie energie. Jeho individuálna merná energia dosahuje 135 watthodín na kilogram, životnosť je 2- až 5-násobná oproti lítiovej batérii, životnosť cyklu 80% DOD je až 7500-násobná, po zložení systému je objem o viac ako 50% menší v porovnaní so systémom lítiovej batérie sú náklady na celý životný cyklus o 50 % nižšie ako pri lítiovej batérii.

Výhoda sodíkovej soľnej batérie

(1) Náklady, bez použitia drahých kovov, ako je meď, lítium a kobalt. Namiesto toho používa pevné keramické elektrolyty a bežnú sodnú soľ. Je hojný, je ľahké ho získať, neexistujú žiadne problémy s dodávateľským reťazcom a je lacný.

(2) Vysoká bezpečnosť, nepotrebuje bezpečnostnú ochranu na úrovni buniek a hasiace zariadenie, pretože vnútorná batéria sa skladá z anorganickej soli, anorganického kovu, sodíka, niklu, pevným elektrolytom je oxid hlinitý, na rozdiel od lítia vo vnútri elektrolytu existuje organická hmota, my sme anorganická hmota existuje, neexistuje horiaca hmota. Batéria nebude horieť ani explodovať žiadnym spôsobom. Toto je najväčšia vlastnosť batérie.

(3) Dobrá tolerancia životného prostredia, batéria má veľmi dobrú toleranciu voči širokej teplote, kapacite a energetickému testu pri mínus 40 stupňoch, môže uvoľniť 100,9% izbovej teploty; Test kapacity a energie pri +60 stupňoch môže uvoľniť 101,6 % izbovej teploty; Sodíkové batérie je teda možné použiť v púšti vo veľmi, veľmi horúcom podnebí, ako aj vo veľmi, veľmi chladnom podnebí.

(4) Dlhá životnosť cyklu. Najdôležitejšou technológiou batérie je pevný elektrolyt, beta-oxid hlinitý, ktorý pôsobí ako elektrolyt a membrána. Na druhej strane, dobrou technikou je spojiť kladnú elektródu a zápornú elektródu a vytvoriť častice do keramickej trubice. Pokiaľ ide o výdrž batérie, ľudia v Spojenom kráľovstve vykonali 80% testov DOD a po 3 500 týždňoch pravdepodobne zostalo viac ako 90% energie. Normálna životnosť batériového modulu je viac ako 4500-krát. Podľa existujúcej testovacej situácie sa predpovedá životnosť batérie. Ak sú to 2 hodiny, životnosť batérie sa odhaduje na 6,000-krát, 3 hodiny sú 10,000-krát, 8 hodín je 25,000-krát.

Druhý aspekt výkonu prebitia a uvoľnenia je lepší, proces nabitia a uvoľnenia, generovaným materiálom je samotná batéria, buď aktívny materiál, alebo surovina batérie, surovina sa vyskytne v prípade vysokoteplotnej reakcie zlúčeniny, a stať sa účinnou látkou.

Tretí aspekt odolnosti proti skratu je dobrý, lítium ión spôsobí tepelnú kontrolu modulu batérie v dôsledku skratu; Keď sa keramická trubica v batérii sodnej soli rozbije a skratuje, kov sodík a elektrolyt tetrachlórchlorečnan sodný reagujú za vzniku hliníka. Medzera medzi trhlinami v keramickej trubici je vyplnená hliníkom, aby sa zabránilo ďalšiemu priebehu reakcie, a kladné a záporné elektródy sú vodivé. Týmto spôsobom je skratovaná batéria ekvivalentná vodiču a napätie celého batériového modulu je ekvivalentné poklesu napätia článku o 2,58 voltov. Okrem toho môže zlyhať 5 % až 10 % batériových modulov a modul možno normálne používať v rozsahu zlyhania článku.