Status da aplicação de novas baterias de energia e sua análise de desenvolvimento (IV)

Sódio Bbateria

Introdução

Com a crescente atenção às questões energéticas em todo o mundo, novas energia as tecnologias de baterias tornaram-se gradualmente a principal prioridade da investigação científica e do desenvolvimento industrial em vários países no contexto da transição energética e do desenvolvimento sustentável. Desde baterias tradicionais de íons de lítio até células de combustível de hidrogênio mais inovadoras, baterias de fluxo líquido, etc., diferentes tipos de baterias têm mostrado uma ampla gama de perspectivas de aplicação nas áreas de armazenamento de energia e veículos elétricos. No entanto, também há muitos desafios e limitações, como densidade de energia, ciclo de vida e custo. Para melhor promover o desenvolvimento de novas fontes de energia, esta série avaliará de forma abrangente as vantagens, desvantagens e cenários de aplicação de cada tipo de nova tecnologia de bateria convencional, fornecerá referências e orientações valiosas para pesquisadores, profissionais industriais, promoverá a inovação contínua neste campo, e contribuir para o desenvolvimento sustentável da energia global.

artigo principal

As baterias de íon de sódio funcionam com um princípio semelhante ao das baterias de íon de lítio, onde a transferência de carga é realizada através da desentrada e incorporação de íons de sódio. Existem dois tipos principais de baterias de íon de sódio: baterias flexíveis e baterias tipo botão. As baterias soft pack são caracterizadas por alta carga de materiais positivos e negativos e materiais de encapsulamento para filme plástico de alumínio, comumente utilizados em empresas e produtos corporativos; a bateria tipo botão é atualmente usada em laboratórios e institutos de pesquisa.

A direção futura do desenvolvimento da bateria de íon de sódio está diretamente relacionada às suas características. Em termos de densidade de energia, a densidade de energia da célula da bateria de íon de sódio é geralmente de 105-150 Wh/kg, enquanto a densidade de energia da célula da bateria de íon de lítio é geralmente de 120-180wh/kg, para o maior teor de Ni do sistema ternário mais superior a 230wh/kg. Obviamente, as baterias de íon de sódio não são tão boas quanto as baterias ternárias de lítio, mas para baterias de fosfato de ferro-lítio 120-200wh/kg e baterias de chumbo-ácido 35-45wh/kg.

Em termos de faixa de temperatura operacional e segurança. As baterias de íon de sódio têm uma ampla faixa de temperatura operacional, geralmente -40°C - 65°C. Embora a faixa operacional da bateria ternária de íon de lítio seja geralmente de -20 ℃ ~ 60 ℃. O desempenho das baterias de íon de lítio diminui após cair abaixo de 0 ℃. Em contraste, a taxa de retenção SOC das baterias de íons de sódio está acima de 80% a -20°C. Em termos de fuga térmica, as baterias de iões de sódio têm uma resistência interna mais elevada do que as baterias de iões de lítio e são menos propensas a aquecer durante um curto-circuito, proporcionando assim um maior nível de segurança.

Em termos de desempenho de multiplicação, édesempenho do multiplicador de carga e descarga da bateria de íons de sódio e íons de sódio nos eletrodos positivos e negativos, eletrólito, bem como a interface entre eles na capacidade de migração está diretamente relacionada a todos os fatores que afetam a taxa de migração de íons de sódio (estes influenciando fatores também podem ser equiparados à resistência interna da bateria), afetarão o desempenho do multiplicador de carga e descarga das baterias de íon de sódio. Além disso, a taxa de dissipação de calor interna da bateria também é um fator importante que afeta o desempenho da multiplicação. Se a taxa de dissipação de calor for lenta, o calor acumulado durante a carga e descarga de grande multiplicação não poderá ser transferido, o que afetará seriamente a segurança e a vida útil da bateria de íon de sódio. A estrutura cristalina do material catódico de íon sódio tem bom desempenho de multiplicação e pode responder bem ao armazenamento de energia e dimensionar o fornecimento de energia. Em termos de velocidade de carregamento, as baterias de íon de sódio podem ser totalmente carregadas em apenas 10 minutos, em comparação com pelo menos 40 minutos para baterias ternárias de lítio e 45 minutos para fosfato de ferro-lítio.

Em termos de desempenho técnico, as deficiências das baterias de íon de sódio refletem-se principalmente na densidade de energia e no ciclo de vida. Para edensidade energética, baterias de íon de sódio na faixa de 100-150 Wh/kg, baterias de íon de lítio na faixa de 120-180 Wh/kg; para ciclo de vida, baterias de íon de sódio 2.000 vezes, baterias de íon de lítio 2.500 ~ 3.000 vezes. Na cadeia industrial, para as montadoras, com o avanço dos materiais para baterias de íons de sódio, será mais amplamente utilizado no curto prazo no mercado elétrico puro de nível básico com a alcance mais curto. Suas excelentes vantagens de baixa temperatura e custo podem ajudar as montadoras a aumentar o lucro bruto e entrar em um mercado mais amplo. Enquanto isso, sob a tendência de efeito de escala, o efeito de redução de custos do íon sódios é ainda mais destacada e a sua taxa de penetração no mercado de armazenamento de energia também aumentará.