Status van de toepassing van nieuwe energiebatterijen en de ontwikkelingsanalyse ervan (IV)

Sodium Batterie

Invoering

Met de toenemende aandacht voor energievraagstukken wereldwijd, nieuw energie batterijtechnologieën zijn geleidelijk de topprioriteit geworden van wetenschappelijk onderzoek en industriële ontwikkeling in verschillende landen tegen de achtergrond van de energietransitie en duurzame ontwikkeling. Van traditionele lithium-ionbatterijen tot meer toekomstgerichte waterstofbrandstofcellen, vloeistofstroombatterijen, enz.: verschillende soorten batterijen hebben een breed scala aan toepassingsmogelijkheden laten zien op het gebied van energieopslag en elektrische voertuigen. Echter, er zijn er ook veel uitdagingen en beperkingen, zoals energiedichtheid, levensduur en kosten. Om de ontwikkeling van nieuwe energiebronnen beter te bevorderen, zal deze serie de voordelen, nadelen en toepassingsscenario's van elk type mainstream nieuwe batterijtechnologie uitgebreid evalueren, waardevolle referenties en richtlijnen bieden voor onderzoekers en industriële praktijkmensen, en voortdurende innovatie op dit gebied bevorderen, en bijdragen aan de duurzame ontwikkeling van de mondiale energie.

Hoofd artikel

Natriumionbatterijen werken volgens een soortgelijk principe als lithiumionbatterijen, waarbij ladingsoverdracht wordt gerealiseerd door het verwijderen en inbedden van natriumionen. Er zijn twee hoofdtypen natriumionbatterijen: flexibele pakbatterijen en knoopbatterijen. Softpack-batterijen worden gekenmerkt door een hoge belasting van positieve en negatieve materialen en inkapselingsmaterialen voor aluminium-kunststoffilm, die vaak worden gebruikt in bedrijven en bedrijfsproducten; Knoopbatterij wordt momenteel gebruikt in laboratoria en onderzoeksinstituten.

De toekomstige ontwikkelingsrichting van de natrium-ionbatterij houdt rechtstreeks verband met de kenmerken ervan. In termen van energiedichtheid bedraagt de energiedichtheid van de natriumionbatterij gewoonlijk 105-150 Wh/kg, terwijl de energiedichtheid van de lithium-ionbatterijcel doorgaans tussen de 120 en 180 Wh/kg ligt, vanwege het hogere Ni-gehalte van het ternaire systeem. dan 230w/kg. Het is duidelijk dat natriumionbatterijen niet zo goed zijn als de ternaire lithiumbatterijen, maar voor lithiumijzerfosfaatbatterijen 120-200wh/kg en loodzuurbatterijen 35-45wh/kg.

In termen van bedrijfstemperatuurbereik en veiligheid. Natrium-ionbatterijen hebben een groot bedrijfstemperatuurbereik, meestal -40℃ - 65℃. Terwijl het werkingsbereik van de ternaire lithium-ionbatterij gewoonlijk -20 ℃ ~ 60 ℃ bedraagt. De prestaties van lithium-ionbatterijen nemen af nadat ze onder de 0℃ zijn gekomen. Daarentegen ligt het SOC-retentiepercentage van natrium-ionbatterijen boven de 80% bij -20℃. In termen van thermische runaway hebben natrium-ionbatterijen een hogere interne weerstand dan lithium-ionbatterijen en zullen ze minder snel opwarmen tijdens kortsluiting, waardoor ze een hoger veiligheidsniveau bieden.

In termen van vermenigvuldigingsprestaties, SDe prestatie van de multiplier voor het opladen en ontladen van natriumionenbatterijen, en natriumionen in de positieve en negatieve elektrolytelektroden, evenals het grensvlak daartussen bij het migratievermogen, houdt rechtstreeks verband met alle factoren die de migratiesnelheid van natriumionen beïnvloeden (deze beïnvloeden factoren kunnen ook worden gelijkgesteld aan de interne weerstand van de batterij), zullen de laad- en ontladingsvermenigvuldigingsprestaties van natrium-ionbatterijen beïnvloeden. Bovendien is de interne warmteafvoersnelheid van de batterij ook een belangrijke factor die de vermenigvuldigingsprestaties beïnvloedt. Als de warmteafvoer langzaam is, kan de warmte die zich tijdens het opladen en ontladen van de grote vermenigvuldiging heeft verzameld, niet worden overgedragen, wat de veiligheid en levensduur van de natriumionbatterij ernstig zal beïnvloeden. De kristalstructuur van het natriumionenkathodemateriaal heeft goede vermenigvuldigingsprestaties en kan goed reageren op energieopslag en schaalvoeding. Qua laadsnelheid kunnen natriumionbatterijen in slechts 10 minuten volledig worden opgeladen, vergeleken met minstens 40 minuten voor ternaire lithiumbatterijen en 45 minuten voor lithiumijzerfosfaat.

Wat de technische prestaties betreft, komen de tekortkomingen van natriumionbatterijen vooral tot uiting in de energiedichtheid en de levensduur. Voor eenergiedichtheid, natrium-ionbatterijen in de 100-150 Wh/kg, lithium-ionbatterijen in de 120-180 Wh/kg; voor levensduur, natrium-ionbatterijen 2000 keer, lithium-ionbatterijen 2500 ~ 3000 keer. In de industriële keten, voor autobedrijven, zal het, met de vooruitgang van natrium-ion batterijmaterialen, op korte termijn op grotere schaal worden gebruikt in de puur elektrische instapmarkt met a korter bereik. De uitstekende lage temperatuur- en kostenvoordelen kunnen autobedrijven helpen hun brutowinst te verbeteren en zich in een bredere markt te nestelen. Ondertussen, onder de trend van schaaleffect, het kostenverlagende effect van natriumions wordt verder benadrukt, en de penetratiegraad ervan op de markt voor energieopslag zal ook toenemen.