Введение в ионно-натриевую батарею

В начале июля 2017 года банкротство компании AquionEnergy, производящей натриевые батареи, - это катастрофа, вызванная литиевыми батареями? Статья о натрий-ионных батареях оказалась в поле зрения людей. Нетрудно обнаружить, что исследования и разработки натриево-ионных аккумуляторов за последние шесть месяцев вошла в период интенсивной эксплуатации.Несмотря на то, что они еще не вышли на рынок, натрий-ионные аккумуляторы, несомненно, стали «многообещающей звездой» в условиях продолжительного срока службы литиевых аккумуляторов.

В настоящее время аккумулятор в основном используется в электромобилях, накопителях энергии и бытовой электронике. Особенно в последние годы, в связи с быстрым развитием электромобилей и отраслей хранения энергии, спрос на батареи, особенно литий-ионные батареи, растет, и литий-ионные батареи постепенно подвергаются воздействию. Некоторые из его ограничений: во-первых, проблема недостаточных ресурсов лития; во-вторых, проблема вторичного использования ресурсов. Возникновение этих практических проблем вынудило предприятия и отрасли промышленности выбрать аккумуляторную систему с более значительными запасами и более дешевыми материалами. В постоянном поиске система натриево-ионных аккумуляторов привлекает все большее внимание промышленности.

Профессор Кёнджэ Чо, специализирующийся на технологиях материалов и инженерии в Школе инженерии и информатики Эрика Джонсона при Техасском университете в Далласе, сказал: «Литий стоит дорого и имеет ограниченные минеральные ресурсы. мир. Но натрия не существует в минералах. Недостаточно проблем может быть извлечено из морской воды ».

Xiong Xunhui, доцент Школы окружающей среды и энергетики Южно-Китайского технологического университета, сказал, что принцип работы натриево-ионных батарей аналогичен принципу работы литий-ионных батарей, которые используют ионы для достижения заряда и разряда между батареями. положительный и отрицательный электроды. Однако первая из них богата натрием и дешевле, а из-за ее высоковольтной платформы безопасность выше.

Выбор подходящего материала электродов всегда был ключом к разработке ионно-натриевых батарей.

В последнее время произошел прорыв в материале отрицательного электрода натриево-ионных аккумуляторов. Сюн Сюньхуэй и Лю Мэйлинь, профессор Школы материаловедения и инженерии Технологического института Джорджии, непрерывно исследовали и разрабатывали смесь коммерческого сульфида стронция и оксида графена и раствора натрия, а затем получали модифицированный графен и нанометровый стронций. сульфид путем контролируемой кристаллизации и спекания композиционного материала. Полуэлемент, собранный из материала и натриевого листа, имеет коэффициент сохранения емкости 83% после 900 циклов быстрой зарядки и разрядки (завершенных в процессе зарядки и разрядки в течение примерно 40 минут).

Понятно, что композитный материал имеет хорошие циклические характеристики, что делает применение ионно-натриевых батарей большим шагом вперед.

Помимо материала анода, материал катода также является важным полем битвы для натриево-ионных батарей.

Недавно при поддержке Национального фонда естественных наук Китая, Министерства науки и технологий и Китайской академии наук исследователи из исследовательской группы Национальной ключевой лаборатории молекулярных наноструктур и нанотехнологий Института химии Китая Академия наук, Го Юго, исследователи, через расчеты и эксперименты по теории динамики материала, прорыв Ограничение положительного электрода с одним ионом металла в сочетании с преимуществами различных ионов металлов позволяет получить катодный материал O3-NaFe0,45Co0,5Mg0,05O2 с отличным качеством. комплексное исполнение.

Понятно, что этот метод значительно улучшает структурную стабильность и сохранение емкости материала, подвергающегося воздействию воздуха или даже погруженного в воду, снижает стоимость хранения материала, способствует его практическому применению и обеспечивает разработку катодного материала ионно-натриевой батареи с высокими эксплуатационными характеристиками для будущее. Оптимизация структуры материала дает рекомендации.

Положительные и отрицательные материалы продолжают поступать из Цзясюня, так где же будет будущий целевой рынок натриево-ионных батарей?

Ху Юншэн, исследователь из Института физики Китайской академии наук, сказал, что в будущем натрий-ионные батареи могут постепенно заменить свинцово-кислотные батареи, которые широко используются в различных низкоскоростных электромобилях и дополняют литий-ионные. ионные батареи.

В настоящее время в большинстве электрических велосипедов, электрических трехколесных мотоциклов и даже старых самокатов в Китае используются свинцово-кислотные батареи. Однако из-за несовершенных каналов рециркуляции и систем свинцово-кислотных аккумуляторов загрязнение окружающей среды является более серьезным. Хотя литиевые батареи могут заменить свинцово-кислотные батареи, проблема запасов лития и более низкая стоимость натриево-ионных батарей позволили Ху Юншэн нацелить целевой рынок натриево-ионных батарей на рынок низкоскоростных электромобилей. Он также сказал, что в будущем натриево-ионные батареи также будут отличаться в хранении энергии.

С разработкой и исследованием натрий-ионных батарей многие компании начали производить натрий-ионные батареи и аккумуляторы натриевой энергии, и Chaowei Group является одной из них.

В начале 2017 года Chaowei Group и General Electric Company («GE») провели церемонию подписания проекта совместного предприятия по натриевой солевой батарее Durathon в Чансин, Чжэцзян. Обе стороны объединили свои соответствующие отрасли и технологические преимущества, чтобы совместно создать совместное предприятие для расширения области применения натриевых солевых батарей. После многих лет исследований и разработок технология натриевых солевых батарей Durathon была коммерциализирована. Он отличается стабильными свойствами продукта, высокой безопасностью (отсутствие горения и взрыва), высокой удельной энергией и длительным сроком службы. В настоящее время GE реализовала проекты по хранению энергии, такие как солнечная энергия, комбинация энергии ветра, пиковое управление и базовые станции связи в 25 странах мира.

Помимо Chaowei Group, в 2015 году Исследовательский институт аккумуляторных батарей Zhongju компании Zhongju Battery выпустил первый в мире прототип системы накопления энергии с ионно-натриевыми батареями. Он заложил основу для индустриализации бытовых натриево-ионных аккумуляторов.

Хотя для массового производства натрий-ионных аккумуляторов требуется время, многие компании и исследовательские подразделения продолжают развиваться. В то же время применение натриево-ионных аккумуляторов также сталкивается с проблемой. Хотя стоимость ниже, плотность энергии натрия на 20% ниже, чем у лития. Если в этой области не будет прорыва, будет ограничено и его применение.

Страница содержит содержимое машинного перевода.