Análise da pesquisa de corrida de novas energias em baterias de sal de sódio

Introdução à fonte de tecnologia de bateria de sal de sódio

De 1967 a 1982, a British Railway pesquisa bateria de sódio e níquel e, em 1982, o Instituto Beta foi criado no Reino Unido, para realizar a produção em massa desta pesquisa de bateria;

1987 a 1997, realizado na pesquisa de automóveis elétricos de passageiros, fez cinco anos de cem mil quilômetros de teste de vida, então não houve grande problema;

Em 1999, o MES-DEA adquiriu a tecnologia do Beta Research Institute e iniciou a produção em massa.

Em 2001, a GE nos Estados Unidos realizou uma avaliação da tecnologia de armazenamento de energia. Após um longo tempo de exploração, descobriu-se que a bateria de níquel-sódio era uma excelente bateria de armazenamento de energia. Em 2007, a GE adquiriu o Beta Research Institute no Reino Unido e, em 2012, a GE concluiu a construção da fábrica.

Em 2017, Chilwee fundou a Zhejiang AMPower Co., Ltd. em abril de 2019, que iniciou a primeira empresa de produção em massa na China.

No início do Ano Novo de 2023, a AMPower continuou a fazer um grande pedido que vendeu mais de 290 grupos de baterias, liderando um bom começo!

Rota de processo da bateria de sal de sódio

Este tipo de bateria também é chamada de bateria totalmente sólida de sódio. No sistema de bateria, o eletrodo negativo é o sódio metálico e o eletrodo positivo é o cloreto de níquel. O primeiro eletrólito é a beta-alumina e o outro é um sal inorgânico, o tetracloroaluminato de sódio. A temperatura operacional é de cerca de 250 a 350 graus. Os íons de sódio migram para frente e para trás através do diafragma do eletrólito sólido para realizar o ganho e a perda da bateria e, finalmente, realizar a carga e a descarga. Este é o mecanismo da bateria. A reação em tempo de execução é a seguinte:

Quando uma bateria está carregada, os elétrons fluem do positivo para o negativo. Os íons de sódio no sal (cloreto de sódio) migram através do eletrodo cerâmico sólido em direção ao terminal negativo do tanque. Os íons cloreto restantes aderem ao níquel e formam cloreto de níquel no meio catódico. O sódio forma uma camada anódica fundida na parte externa do tubo cerâmico, que entra em contato com o tanque de aço e a bateria fica totalmente carregada. Durante a descarga, os elétrons retornam e o sódio fundido é oxidado em íons Na+, que retornam através de tubos cerâmicos sólidos para formar cloreto de sódio. O cloreto de níquel é reduzido a níquel metálico. A reação eletroquímica da bateria é a seguinte:

A rota técnica pode ser aproximadamente classificada da seguinte forma:

O material do cátodo da bateria de sódio-níquel é cloreto de sódio sólido e partículas de níquel, o diafragma é um tubo de cerâmica e o eletrólito é tetracloroaluminato de sódio, todos muito comuns, portanto o custo é muito baixo.

Em segundo lugar, na ausência de reações químicas, o monômero de sódio não é produzido; Não há ácidos ou outros solventes orgânicos dentro da bateria, portanto a bateria de sódio-níquel não é tóxica e não causa nenhum dano ao meio ambiente.

Geralmente, a densidade de energia da bateria relativamente segura será relativamente baixa, a densidade de energia do volume da bateria de níquel-sódio pode chegar a 400Wh/L, próxima ao lítio ternário; A densidade de energia do peso pode chegar a 160Wh/kg, e a densidade de energia do peso após o grupo pode chegar a 110-120Wh/kg, que é semelhante ao nível do material de fosfato de ferro-lítio. A bateria de sódio-níquel é uma boa alternativa à bateria de fosfato de ferro-lítio atualmente usada no armazenamento de energia em larga escala.

Em termos de ciclo de vida, as baterias de sódio-níquel também são construídas para armazenamento de energia. Sua energia específica individual atinge 135 watts-hora por quilograma, a vida útil é de 2 a 5 vezes a da bateria de lítio, a vida útil do ciclo DOD de 80% é de até 7.500 vezes, após a composição do sistema, o volume é mais de 50% menor do que o sistema de bateria de lítio, o custo de todo o ciclo de vida é 50% menor que o da bateria de lítio.

Vantagem da bateria de sal de sódio

(1) Custo, sem utilização de metais caros, como cobre, lítio e cobalto. Em vez disso, utiliza eletrólitos cerâmicos sólidos e sal de sódio comum. É abundante, fácil de obter, não há problemas na cadeia de abastecimento e é barato.

(2) Alta segurança, não necessita de proteção de segurança em nível de célula e dispositivo de extinção de incêndio, pois a bateria interna é composta de sal inorgânico, metal inorgânico, sódio, níquel, eletrólito sólido é -alumina, ao contrário do lítio dentro do eletrólito, a existência de matéria orgânica, somos matéria inorgânica existe, não há matéria ardente. A bateria não queimará ou explodirá de forma alguma. Esta é a maior característica da bateria.

(3) Boa tolerância ambiental, a bateria tem uma tolerância muito boa a ampla temperatura, capacidade e teste de energia a menos 40 graus, pode liberar 100,9% da temperatura ambiente; O teste de capacidade e energia em +60 grau pode liberar 101,6% da temperatura ambiente; Portanto, as baterias de sódio podem ser usadas no deserto em climas muito, muito quentes, bem como em climas muito, muito frios.

(4) Ciclo de vida longo. A tecnologia mais importante da bateria é um eletrólito sólido, beta-alumina, que atua como eletrólito e diafragma. Por outro lado, uma boa técnica é combinar o eletrodo positivo e o eletrodo negativo e formar partículas no tubo cerâmico. Em termos de duração da bateria, o pessoal do Reino Unido fez 80% dos testes do DOD e, após 3.500 semanas, provavelmente restava mais de 90% de energia. O ciclo de vida normal de um módulo de bateria é superior a 4.500 vezes. De acordo com a situação de teste existente, a vida útil da bateria está prevista. Se for 2 horas, a vida útil da bateria é estimada em 6,000 vezes, 3 horas são 10,000 vezes, 8 horas são 25,000 vezes.

O segundo aspecto do desempenho de sobrecarga e liberação é melhor, processo de sobrecarga e liberação, o material gerado é a própria bateria, seja o material ativo ou a matéria-prima da bateria, a matéria-prima ocorrerá no caso de reação composta de alta temperatura, e se tornar substância ativa.

O terceiro aspecto da resistência ao curto-circuito é bom: o íon de lítio causará controle térmico do módulo da bateria devido ao curto-circuito; Quando o tubo cerâmico na bateria de sal de sódio está quebrado e em curto-circuito, o sódio metálico e o eletrólito tetracloroclorato de sódio reagem para formar alumínio. A lacuna entre as rachaduras no tubo cerâmico é preenchida com alumínio para evitar que a reação prossiga, e os eletrodos positivo e negativo são condutores. Desta forma, a bateria em curto-circuito equivale a um condutor, e a tensão de todo o módulo da bateria equivale a uma queda de tensão de uma célula de 2,58 volts. Além disso, 5% a 10% dos módulos de bateria podem falhar e o módulo pode ser usado normalmente dentro da faixa de falha da célula.