Analys av ny energiras-forskning på natriumsaltbatterier

Introduktion till källa för natriumsaltbatteriteknologi

Från 1967 till 1982 forskar British Railway på natriumnickelbatteri och 1982 etablerades Beta Institute i Storbritannien, för att utföra massproduktion av denna batteriforskning;

1987 till 1997, som utfördes i forskning om elektriska personbilar, gjorde fem år av hundra tusen kilometer livstest, då var det inga stora problem;

1999 förvärvade MES-DEA teknologin från Beta Research Institute och startade massproduktion.

2001 genomförde GE i USA en utvärdering av energilagringsteknik. Efter en lång tids utforskning fann man att natriumnickelbatteri var ett utmärkt energilagringsbatteri. 2007 förvärvade GE Beta Research Institute i Storbritannien, och 2012 slutförde GE byggandet av anläggningen.

2017 etablerade Chilwee Zhejiang AMPower Co., Ltd. i april 2019, vilket startade det första massproduktionsföretaget i Kina.

I början av det nya året 2023 fortsatte AMPower att göra en stor order som sålde mer än 290 grupper av batterier, vilket ledde till en bra start!

Processväg för natriumsaltbatteri

Denna typ av batteri kallas även heltäckande natriumbatteri. I batterisystemet är den negativa elektroden natriummetall och den positiva elektroden är nickelklorid. Den första elektrolyten är beta-aluminiumoxid och den andra är ett oorganiskt salt, natriumtetrakloroluminat. Driftstemperaturen är cirka 250 till 350 grader. Natriumjoner migrerar fram och tillbaka genom det fasta elektrolytmembranet för att inse förstärkningen och förlusten av batteriet och slutligen inse laddningen och urladdningen. Detta är mekanismen för batteriet. Körtidsreaktionen är som följer:

När ett batteri laddas strömmar elektroner från det positiva till det negativa. Natriumjonerna i saltet (natriumklorid) migrerar genom den fasta keramiska elektroden mot den negativa tankterminalen. De återstående kloridjonerna fäster vid nickeln och bildar nickelklorid i katodmediet. Natriumet bildar ett smält anodskikt på utsidan av det keramiska röret, som kommer i kontakt med ståltanken och batteriet är fulladdat. Under urladdningen återvänder elektronerna och det smälta natriumet oxideras till Na+-joner, som återförs genom solida keramiska rör för att bilda natriumklorid. Nickelklorid reduceras till nickelmetall. Batteriets elektrokemiska reaktion är som följer:

Den tekniska rutten kan grovt klassificeras enligt följande:

Katodmaterialet i natrium-nickelbatteriet är fast natriumklorid och nickelpartiklar, membranet är ett keramiskt rör och elektrolyten är natriumtetrakloroluminat, som alla är mycket vanliga, så kostnaden är mycket låg.

För det andra, i frånvaro av kemiska reaktioner, produceras inte monomernatrium; Det finns inga syror eller andra organiska lösningsmedel inuti batteriet, så natrium-nickel-batteriet är giftfritt och skadar inte miljön.

Generellt kommer den relativt säkra batteriets energitäthet att vara relativt låg, natriumnickelbatterivolymenergitätheten kan nå 400Wh/L, nära ternärt litium; Viktenergitätheten kan nå 160Wh/kg, och viktenergitätheten efter grupp kan nå 110-120Wh/kg, vilket liknar nivån av litiumjärnfosfatmaterial. Natriumnickelbatteriet är ett bra alternativ till litiumjärnfosfatbatteriet som för närvarande används vid storskalig energilagring.

När det gäller livslängd är natrium-nickel-batterier också byggda för energilagring. Dess individuella specifika energi når 135 wattimmar per kilogram, livslängden är 2 till 5 gånger den för litiumbatterier, 80% DOD-cykellivslängd är upp till 7500 gånger, efter systemets sammansättning är volymen mer än 50% mindre än litiumbatterisystem är hela livscykelkostnaden 50% lägre än litiumbatteri.

Fördel med natriumsaltbatteri

(1) Kostnad, utan att använda några dyra metaller, såsom koppar, litium och kobolt. Istället använder den fasta keramiska elektrolyter och vanligt natriumsalt. Det är rikligt, det är lätt att få tag på, det finns inga problem med leveranskedjan och det är billigt.

(2) Hög säkerhet, behöver inte säkerhetsskydd på cellnivå och brandsläckningsanordning, eftersom det interna batteriet är sammansatt av oorganiskt salt, oorganisk metall, natrium, nickel, fast elektrolyt är -aluminiumoxid, till skillnad från litium inuti elektrolyten, förekomsten av organiskt material, vi är oorganisk materia finns, det finns ingen brinnande materia. Batteriet kommer inte att brinna eller explodera på något sätt. Detta är batteriets största funktion.

(3) Bra miljötolerans, batteriet har en mycket god tolerans för bred temperatur, kapacitet och energitest vid minus 40 grader, kan släppa 100,9% av rumstemperaturen; Kapacitets- och energitest vid +60 grad kan frigöra 101,6 % av rumstemperaturen; Så natriumbatterier kan användas i öknen i väldigt, väldigt varma klimat såväl som väldigt, väldigt kalla klimat.

(4) Lång livslängd. Batteriets viktigaste teknologi är en fast elektrolyt, beta-aluminiumoxid, som fungerar som en elektrolyt och ett diafragma. Å andra sidan är en bra teknik att kombinera den positiva elektroden och den negativa elektroden och göra partiklar till det keramiska röret. När det gäller batteritid gjorde folket i Storbritannien 80 % av DOD:s tester, och efter 3 500 veckor fanns det förmodligen mer än 90 % ström kvar. Den normala livslängden för en batterimodul är längre än 4500 gånger. Enligt den befintliga testsituationen förutsägs batteriets livslängd. Om det är 2 timmar beräknas batteriets livslängd vara 6,000 gånger, 3 timmar är 10,000 gånger, 8 timmar är 25,000 gånger.

Den andra aspekten av överladdning och släppprestanda är bättre, överladdning och släppprocess, det genererade materialet är själva batteriet, antingen aktivt material eller batteriets råmaterial, råmaterial kommer att uppstå i fallet med högtemperaturföreningsreaktion, och bli aktiv substans.

Den tredje aspekten av kortslutningsresistans är bra, litiumjon kommer att orsaka termisk kontroll av batterimodulen på grund av kortslutning; När det keramiska röret i natriumsaltbatteriet är trasigt och kortslutet, reagerar metallnatrium och elektrolyten natriumtetraklorklorat och bildar aluminium. Mellanrummet mellan sprickorna i det keramiska röret är fyllt med aluminium för att förhindra att reaktionen går längre, och de positiva och negativa elektroderna är ledande. På så sätt är det kortslutna batteriet ekvivalent med en ledare, och spänningen i hela batterimodulen motsvarar ett spänningsfall i en cell på 2,58 volt. Dessutom tillåts 5 % till 10 % av batterimodulerna att gå sönder, och modulen kan användas normalt inom cellens felområde.