Analiza badań nad nową energią w przypadku akumulatorów solnych

Wprowadzenie do źródła technologii baterii sodowych

W latach 1967–1982 koleje brytyjskie prowadziły badania nad akumulatorami sodowo-niklowymi, a w 1982 r. w Wielkiej Brytanii utworzono Instytut Beta, w celu przeprowadzenia badań masowej produkcji tych akumulatorów;

1987 do 1997, przeprowadzono badania nad elektrycznym samochodem osobowym, wykonano test żywotności stu tysięcy kilometrów przez pięć lat, wtedy nie było większego problemu;

W 1999 roku firma MES-DEA nabyła technologię Instytutu Badawczego Beta i rozpoczęła masową produkcję.

W 2001 roku firma GE w Stanach Zjednoczonych przeprowadziła ocenę technologii magazynowania energii. Po długich badaniach odkryto, że bateria sodowo-niklowa jest doskonałym akumulatorem do magazynowania energii. W 2007 roku GE przejęło Beta Research Institute w Wielkiej Brytanii, a w 2012 roku GE zakończyło budowę zakładu.

W 2017 roku firma Chilwee założyła w kwietniu 2019 roku firmę Zhejiang AMPower Co., Ltd., która uruchomiła pierwsze przedsiębiorstwo zajmujące się produkcją masową w Chinach.

Na początku Nowego Roku 2023 firma AMPower kontynuowała realizację dużego zamówienia, w ramach którego sprzedała ponad 290 grup akumulatorów, co oznacza dobry początek!

Droga procesowa baterii soli sodowej

Ten typ baterii nazywany jest także całkowicie litą baterią sodową. W systemie akumulatorowym elektrodą ujemną jest metaliczny sód, a elektrodą dodatnią jest chlorek niklu. Pierwszy elektrolit to beta-tlenek glinu, a drugi to sól nieorganiczna, tetrachloroglinian sodu. Temperatura pracy wynosi około 250 do 350 stopni. Jony sodu migrują tam i z powrotem przez membranę stałego elektrolitu, aby uświadomić sobie wzmocnienie i stratę akumulatora, a na koniec zrealizować ładowanie i rozładowywanie. Taki jest mechanizm baterii. Reakcja w czasie wykonywania jest następująca:

Kiedy akumulator jest naładowany, elektrony przepływają od dodatniego do ujemnego. Jony sodu zawarte w soli (chlorku sodu) migrują przez stałą elektrodę ceramiczną w kierunku ujemnej końcówki zbiornika. Pozostałe jony chlorkowe przylegają do niklu i tworzą chlorek niklu w ośrodku katody. Sód tworzy warstwę stopionej anody na zewnątrz ceramicznej rurki, która styka się ze stalowym zbiornikiem, a akumulator jest w pełni naładowany. Podczas wyładowania elektrony powracają, a stopiony sód utlenia się do jonów Na+, które są zawracane przez stałe rurki ceramiczne, tworząc chlorek sodu. Chlorek niklu redukuje się do metalicznego niklu. Reakcja elektrochemiczna akumulatora jest następująca:

Trasę techniczną można z grubsza sklasyfikować w następujący sposób:

Materiał katody baterii sodowo-niklowej to stały chlorek sodu i cząstki niklu, membrana to rurka ceramiczna, a elektrolit to tetrachloroglinian sodu, które są bardzo powszechne, więc koszt jest bardzo niski.

Po drugie, przy braku reakcji chemicznych nie powstaje monomer sodu; Wewnątrz akumulatora nie znajdują się kwasy ani inne rozpuszczalniki organiczne, dzięki czemu akumulator sodowo-niklowy jest nietoksyczny i nie powoduje żadnych szkód dla środowiska.

Ogólnie rzecz biorąc, stosunkowo bezpieczna gęstość energii akumulatora będzie stosunkowo niska, gęstość energii akumulatora sodowo-niklowego może osiągnąć 400 Wh/l, blisko trójskładnikowego litu; Gęstość energii masy może osiągnąć 160 Wh/kg, a gęstość energii masy po grupie może osiągnąć 110-120 Wh/kg, co jest podobne do poziomu materiału z fosforanu litowo-żelazowego. Bateria sodowo-niklowa jest dobrą alternatywą dla baterii litowo-żelazowo-fosforanowej stosowanej obecnie w wielkoskalowych magazynach energii.

Jeśli chodzi o żywotność cykliczną, akumulatory sodowo-niklowe są również budowane w celu magazynowania energii. Jego indywidualna energia właściwa osiąga 135 watogodzin na kilogram, żywotność jest 2 do 5 razy dłuższa w przypadku baterii litowej, 80% żywotności cyklu DOD jest do 7500 razy, po złożeniu systemu objętość jest o ponad 50% mniejsza niż system baterii litowej, koszt całego cyklu życia jest o 50% niższy niż w przypadku baterii litowej.

Zaleta baterii sodowej

(1) Koszt, bez użycia drogich metali, takich jak miedź, lit i kobalt. Zamiast tego wykorzystuje stałe elektrolity ceramiczne i zwykłą sól sodową. Jest go dużo, łatwo go zdobyć, nie ma problemów z łańcuchem dostaw i jest tani.

(2) Wysokie bezpieczeństwo, nie ma potrzeby stosowania zabezpieczeń na poziomie ogniwa ani urządzenia gaśniczego, ponieważ bateria wewnętrzna składa się z soli nieorganicznej, metalu nieorganicznego, sodu, niklu, stałym elektrolitem jest tlenek glinu, w przeciwieństwie do litu znajdującego się w elektrolicie, obecność materia organiczna, jesteśmy materią nieorganiczną, istnieje, nie ma materii płonącej. Bateria nie spali się ani nie eksploduje w żaden sposób. To największa cecha baterii.

(3) Dobra tolerancja środowiskowa, bateria ma bardzo dobrą tolerancję na szeroki zakres temperatur, pojemność i test energetyczny przy minus 40 stopniach, może uwolnić 100,9% temperatury pokojowej; Test wydajności i energii w temperaturze +60 może uwolnić 101,6% temperatury pokojowej; Zatem akumulatory sodowe mogą być używane na pustyni w bardzo, bardzo gorącym klimacie, a także w bardzo, bardzo zimnym klimacie.

(4) Długi cykl życia. Najważniejszą technologią stosowaną w akumulatorze jest stały elektrolit, beta-tlenek glinu, który działa jak elektrolit i membrana. Z drugiej strony, dobrą techniką jest połączenie elektrody dodatniej i ujemnej i utworzenie cząstek w rurce ceramicznej. Jeśli chodzi o żywotność baterii, Brytyjczycy przeprowadzili 80% testów DOD i po 3500 tygodniach pozostało prawdopodobnie ponad 90% energii. Normalny cykl życia modułu akumulatorowego jest większy niż 4500 razy. Zgodnie z istniejącą sytuacją testową przewiduje się żywotność baterii. Jeśli wynosi 2 godziny, żywotność baterii szacuje się na 6,000 razy, 3 godziny to 10,000 razy, 8 godzin to 25,000 razy.

Drugi aspekt wydajności przeładowania i zwolnienia jest lepszy, proces nadmiernego ładowania i uwalniania, generowanym materiałem jest sam akumulator, albo materiał aktywny, albo surowiec akumulatora, surowiec pojawi się w przypadku reakcji związku w wysokiej temperaturze, i stać się substancją czynną.

Trzeci aspekt odporności na zwarcie jest dobry, litowo-jonowy spowoduje kontrolę termiczną modułu akumulatorowego z powodu zwarcia; Gdy rurka ceramiczna w akumulatorze soli sodowej ulegnie uszkodzeniu i zwarciu, metaliczny sód i elektrolit, tetrachlorochloran sodu, reagują, tworząc aluminium. Szczelinę pomiędzy pęknięciami rurki ceramicznej wypełnia się aluminium, aby zapobiec dalszemu postępowi reakcji, a elektrody dodatnia i ujemna przewodzą. W ten sposób zwarty akumulator jest równoważny przewodnikowi, a napięcie całego modułu akumulatorowego jest równoważne spadkowi napięcia ogniwa o 2,58 wolta. Ponadto 5% do 10% modułów akumulatorowych może ulec awarii, a moduł może być normalnie używany w zakresie awarii ogniwa.