Analyse af ny energirace-forskning på natriumsaltbatterier

Introduktion til kilde til natriumsaltbatteriteknologi

Fra 1967 til 1982 forskede British Railway i natriumnikkelbatteri, og i 1982 blev Beta Institute etableret i Det Forenede Kongerige, for at udføre masseproduktion af denne batteriforskning;

1987 til 1997, udført i forskning i elektriske personbiler, udførte fem år med hundrede tusinde kilometers livstest, så var der ikke noget stort problem;

I 1999 erhvervede MES-DEA teknologien fra Beta Research Institute og startede masseproduktion.

I 2001 gennemførte GE i USA en energilagringsteknologievaluering. Efter lang tids udforskning fandt den ud af, at natriumnikkelbatteri var et fremragende energilagerbatteri. I 2007 købte GE Beta Research Institute i Storbritannien, og i 2012 afsluttede GE byggeriet af anlægget.

I 2017 etablerede Chilwee Zhejiang AMPower Co., Ltd. i april 2019, som startede den første masseproduktionsvirksomhed i Kina.

I begyndelsen af ​​det nye år i 2023 fortsatte AMPower med at lave en stor ordre, som solgte mere end 290 grupper af batterier, hvilket førte til en god start!

Procesrute for natriumsaltbatteri

Denne type batteri kaldes også helt fast natriumbatteri. I batterisystemet er den negative elektrode natriummetal, og den positive elektrode er nikkelchlorid. Den første elektrolyt er beta-aluminiumoxid, og den anden er et uorganisk salt, natriumtetrachloraluminat. Driftstemperaturen er omkring 250 til 350 grader. Natriumioner migrerer frem og tilbage gennem den faste elektrolytmembran for at realisere forstærkningen og tabet af batteriet og endelig realisere opladningen og afladningen. Dette er batteriets mekanisme. Kørselsreaktionen er som følger:

Når et batteri oplades, strømmer elektroner fra det positive til det negative. Natriumionerne i saltet (natriumchlorid) migrerer gennem den faste keramiske elektrode mod den negative tankterminal. De resterende chloridioner klæber til nikkelen og danner nikkelchlorid i katodemediet. Natriumet danner et smeltet anodelag på ydersiden af ​​det keramiske rør, som kommer i kontakt med ståltanken, og batteriet er fuldt opladet. Under udladningen vender elektronerne tilbage, og det smeltede natrium oxideres til Na+ ioner, som returneres gennem solide keramiske rør til dannelse af natriumchlorid. Nikkelchlorid reduceres til nikkelmetal. Batteriets elektrokemiske reaktion er som følger:

Den tekniske rute kan groft klassificeres som følger:

Katodematerialet i natrium-nikkelbatteriet er fast natriumchlorid og nikkelpartikler, membranen er et keramisk rør, og elektrolytten er natriumtetrachloraluminat, som alle er meget almindelige, så omkostningerne er meget lave.

For det andet, i fravær af kemiske reaktioner, produceres monomernatrium ikke; Der er ingen syrer eller andre organiske opløsningsmidler inde i batteriet, så natrium-nikkel-batteriet er ikke-giftigt og skader ikke miljøet.

Generelt vil den relativt sikre batterienergitæthed være relativt lav, natriumnikkelbatteriets volumenenergitæthed kan nå 400Wh/L, tæt på ternær lithium; Vægtenergitætheden kan nå op på 160Wh/kg, og vægtenergitætheden efter gruppe kan nå op på 110-120Wh/kg, hvilket svarer til niveauet af lithiumjernphosphatmateriale. Natrium-nikkel-batteriet er et godt alternativ til lithium-jernfosfat-batteriet, der i øjeblikket bruges i storskala energilagring.

Med hensyn til cykluslevetid er natrium-nikkel-batterier også bygget til energilagring. Dens individuelle specifikke energi når 135 watt-timer pr. kilogram, levetiden er 2 til 5 gange lithiumbatteriets, 80% DOD cykluslevetid er op til 7500 gange, efter sammensætningen af ​​systemet er volumen mere end 50% mindre end lithiumbatterisystemet er hele livscyklusomkostningerne 50% lavere end lithiumbatterier.

Fordel ved natriumsaltbatteri

(1) Omkostninger, ingen brug af dyre metaller, såsom kobber, lithium og kobolt. I stedet bruger den faste keramiske elektrolytter og almindeligt natriumsalt. Det er rigeligt, det er nemt at få, der er ingen forsyningskædeproblemer, og det er billigt.

(2) Høj sikkerhed, behøver ikke sikkerhedsbeskyttelse på celleniveau og brandslukningsanordning, fordi det interne batteri er sammensat af uorganisk salt, uorganisk metal, natrium, nikkel, fast elektrolyt er -aluminiumoxid, i modsætning til lithium inde i elektrolytten, eksistensen af organisk stof, vi er uorganisk stof eksisterer, der er ingen brændende stof. Batteriet vil ikke brænde eller eksplodere på nogen måde. Dette er batteriets største egenskab.

(3) God miljøtolerance, batteriet har en meget god tolerance over for bred temperatur, kapacitet og energitest ved minus 40 grader, kan frigive 100,9% af rumtemperaturen; Kapacitets- og energitest ved +60 grader kan frigive 101,6 % af rumtemperaturen; Så natriumbatterier kan bruges i ørkenen i meget, meget varmt klima såvel som meget, meget koldt klima.

(4) Lang levetid. Batteriets vigtigste teknologi er en fast elektrolyt, beta-aluminiumoxid, der fungerer som en elektrolyt og en membran. På den anden side er en god teknik at kombinere den positive elektrode og den negative elektrode og lave partikler til det keramiske rør. Med hensyn til batterilevetid lavede folkene i Storbritannien 80% af DOD's test, og efter 3.500 uger var der sandsynligvis mere end 90% strøm tilbage. Den normale cykluslevetid for et batterimodul er mere end 4500 gange. I henhold til den eksisterende testsituation forudsiges batteriets levetid. Hvis det er 2 timer, er batteriets levetid anslået til at være 6,000 gange, 3 timer er 10,000 gange, 8 timer er 25,000 gange.

Det andet aspekt af overopladning og frigivelsesydelse er bedre, overopladning og frigivelsesproces, det genererede materiale er selve batteriet, enten aktivt materiale eller batteriets råmateriale, råmateriale vil forekomme i tilfælde af højtemperaturforbindelsesreaktion, og bliver aktivt stof.

Det tredje aspekt af kortslutningsmodstand er god, lithium-ion vil forårsage termisk kontrol af batterimodulet på grund af kortslutning; Når det keramiske rør i natriumsaltbatteriet er knækket og kortsluttet, reagerer metallet natrium og elektrolytten natriumtetrachlorochlorat og danner aluminium. Mellemrummet mellem revnerne i det keramiske rør er fyldt med aluminium for at forhindre reaktionen i at gå videre, og de positive og negative elektroder er ledende. På denne måde svarer det kortsluttede batteri til en leder, og spændingen i hele batterimodulet svarer til et fald i spændingen i en celle på 2,58 volt. Derudover får 5% til 10% af batterimodulerne lov til at svigte, og modulet kan bruges normalt inden for cellens fejlområde.