Analisis Perlumbaan Tenaga Baharu-Penyelidikan Mengenai Bateri Garam Natrium

Pengenalan sumber teknologi bateri garam natrium

Dari 1967 hingga 1982, British Railway penyelidikan bateri natrium nikel, dan pada tahun 1982, Institut Beta telah ditubuhkan di United Kingdom, untuk menjalankan pengeluaran besar-besaran penyelidikan bateri ini;

1987 hingga 1997, dijalankan dalam penyelidikan kereta penumpang elektrik, melakukan lima tahun seratus ribu kilometer ujian hayat, maka tidak ada masalah besar;

Pada tahun 1999, MES-DEA memperoleh teknologi Institut Penyelidikan Beta dan memulakan pengeluaran besar-besaran.

Pada tahun 2001, GE di Amerika Syarikat menjalankan penilaian teknologi penyimpanan tenaga. Selepas penerokaan yang lama, ia mendapati bahawa bateri natrium nikel adalah bateri simpanan tenaga yang sangat baik. Pada tahun 2007, GE memperoleh Institut Penyelidikan Beta di United Kingdom, dan pada tahun 2012, GE menyelesaikan pembinaan kilang itu.

Pada 2017, Chilwee menubuhkan Zhejiang AMPower Co., Ltd. pada April 2019, yang memulakan perusahaan pengeluaran besar-besaran pertama di China.

Pada awal Tahun Baharu pada 2023, AMPower terus membuat tempahan besar yang menjual lebih daripada 290 kumpulan bateri , membawa kepada permulaan yang baik!

Laluan proses bateri garam natrium

Bateri jenis ini juga dipanggil bateri natrium semua pepejal. Dalam sistem bateri, elektrod negatif ialah logam natrium dan elektrod positif ialah nikel klorida. Elektrolit pertama ialah beta-alumina, dan yang lain adalah garam bukan organik, natrium tetrakloroaluminat. Suhu operasi adalah kira-kira 250 hingga 350 darjah. Ion natrium berhijrah ke sana ke mari melalui diafragma elektrolit pepejal untuk menyedari keuntungan dan kehilangan bateri, dan akhirnya menyedari pengecasan dan pelepasan. Ini adalah mekanisme bateri. Reaksi masa jalan adalah seperti berikut:

Apabila bateri dicas, elektron mengalir dari positif ke negatif. Ion natrium dalam garam (natrium klorida) berhijrah melalui elektrod seramik pepejal ke arah terminal tangki negatif. Baki ion klorida melekat pada nikel dan membentuk nikel klorida dalam medium katod. Natrium membentuk lapisan anod cair di bahagian luar tiub seramik, yang bersentuhan dengan tangki keluli dan bateri dicas sepenuhnya. Semasa nyahcas, elektron kembali dan natrium cair dioksidakan menjadi ion Na+, yang dikembalikan melalui tiub seramik pepejal untuk membentuk natrium klorida. Nikel klorida dikurangkan kepada logam nikel. Tindak balas elektrokimia bateri adalah seperti berikut:

Laluan teknikal boleh dikelaskan secara kasar seperti berikut:

Bahan katod bateri natrium-nikel adalah pepejal natrium klorida dan zarah nikel, diafragma adalah tiub seramik, dan elektrolit adalah natrium tetrakloroaluminat, semuanya sangat biasa, jadi kosnya sangat rendah.

Kedua, jika tiada tindak balas kimia, natrium monomer tidak dihasilkan; Tiada asid atau pelarut organik lain di dalam bateri, jadi bateri natrium-nikel tidak toksik dan tidak mendatangkan sebarang bahaya kepada alam sekitar.

Secara amnya, ketumpatan tenaga bateri yang agak selamat akan menjadi agak rendah, ketumpatan tenaga isipadu bateri natrium nikel boleh mencapai 400Wh/L, berhampiran dengan litium ternary; Ketumpatan tenaga berat boleh mencapai 160Wh/kg, dan ketumpatan tenaga berat selepas kumpulan boleh mencapai 110-120Wh/kg, yang serupa dengan tahap bahan fosfat besi litium. Bateri natrium-nikel ialah alternatif yang baik kepada bateri fosfat besi litium yang kini digunakan dalam simpanan tenaga berskala besar.

Dari segi hayat kitaran, bateri natrium-nikel juga dibina untuk penyimpanan tenaga. Tenaga khusus individunya mencapai 135 watt-jam setiap kilogram, hayat perkhidmatan adalah 2 hingga 5 kali ganda daripada bateri litium, 80% hayat kitaran DOD adalah sehingga 7500 kali, selepas komposisi sistem, volum lebih daripada 50% lebih kecil daripada sistem bateri litium, kos kitaran hayat keseluruhan adalah 50% lebih rendah daripada bateri litium.

Kelebihan bateri garam natrium

(1) Kos, tidak menggunakan sebarang logam mahal, seperti kuprum, litium dan kobalt. Sebaliknya, ia menggunakan elektrolit seramik pepejal dan garam natrium biasa. Memang banyak, senang nak dapat, tiada masalah rantaian bekalan dan murah.

(2) Keselamatan yang tinggi, tidak memerlukan perlindungan keselamatan tahap sel dan peranti pemadam api, kerana bateri dalaman terdiri daripada garam bukan organik, logam bukan organik, natrium, nikel, elektrolit pepejal adalah -alumina, tidak seperti litium di dalam elektrolit, kewujudan bahan organik, kita adalah bahan bukan organik wujud, tidak ada bahan terbakar. Bateri tidak akan terbakar atau meletup dalam apa jua cara. Ini adalah ciri terbesar bateri.

(3) Toleransi alam sekitar yang baik, bateri mempunyai toleransi yang sangat baik terhadap suhu yang luas, kapasiti dan ujian tenaga pada tolak 40 darjah, boleh melepaskan 100.9% suhu bilik; Ujian kapasiti dan tenaga pada +60 darjah boleh membebaskan 101.6% suhu bilik; Jadi bateri natrium boleh digunakan di padang pasir dalam iklim yang sangat, sangat panas serta iklim yang sangat, sangat sejuk.

(4) Kitaran hayat yang panjang. Teknologi terpenting bateri ialah elektrolit pepejal, beta-alumina, yang bertindak sebagai elektrolit dan diafragma. Sebaliknya, teknik yang baik ialah menggabungkan elektrod positif dan elektrod negatif dan membuat zarah ke dalam tiub seramik. Dari segi hayat bateri, orang di UK melakukan 80% daripada ujian DOD, dan selepas 3,500 minggu mungkin terdapat lebih daripada 90% kuasa yang tinggal. Hayat kitaran biasa modul bateri lebih besar daripada 4500 kali. Mengikut situasi ujian sedia ada, hayat bateri diramalkan. Jika 2 jam, hayat bateri dianggarkan 6,000 kali, 3 jam ialah 10,000 kali, 8 jam ialah 25,000 kali.

Aspek kedua prestasi cas berlebihan dan pelepasan adalah lebih baik, proses cas dan pelepasan lebih, bahan yang dihasilkan adalah bateri itu sendiri, sama ada bahan aktif, atau bahan mentah bateri, bahan mentah akan berlaku dalam kes tindak balas kompaun suhu tinggi, dan menjadi bahan aktif.

Aspek ketiga rintangan litar pintas adalah baik, ion litium akan menyebabkan kawalan haba modul bateri kerana litar pintas; Apabila tiub seramik dalam bateri garam natrium rosak dan litar pintas, logam natrium dan elektrolit natrium tetrakloroklorat bertindak balas untuk membentuk aluminium. Jurang antara retakan dalam tiub seramik diisi dengan aluminium untuk mengelakkan tindak balas daripada pergi lebih jauh, dan elektrod positif dan negatif adalah konduktif. Dengan cara ini, bateri litar pintas adalah bersamaan dengan konduktor, dan voltan keseluruhan modul bateri adalah bersamaan dengan penurunan voltan sel 2.58 volt. Selain itu, 5% hingga 10% modul bateri dibenarkan gagal, dan modul boleh digunakan secara normal dalam julat kegagalan sel.