Натрий-иондық аккумуляторларды қолдану және артықшылықтар

Кіріспе

Энергияны сақтаудың қарқынды дамып келе жатқан әлемінде натрий-ионды аккумулятор дәстүрлі литий-ионды және қорғасын-қышқылды аккумуляторларға перспективалы балама ретінде шашырауда. Технологиядағы соңғы жетістіктермен және тұрақты шешімдерге сұраныстың өсуімен натрий-ионды батарея үстелге бірегей артықшылықтар жиынтығын әкеледі. Олар экстремалды температурада тамаша өнімділігімен, әсерлі жылдамдық мүмкіндіктерімен және жоғары қауіпсіздік стандарттарымен ерекшеленеді. Бұл мақала натрий-ионды аккумулятордың қызықты қолданбаларын зерттейді және олардың қорғасын-қышқылды аккумуляторларды ауыстыру және литий-ионды батареяларды белгілі бір сценарийлерде ішінара алмастыру жолын зерттейді, сонымен бірге үнемді шешім ұсынады.

Камада қуатыболып табыладыҚытайдағы натрий-иондық аккумулятор өндірушілері, ұсынуНатрий-иондық аккумулятор сатыладыжәне12V 100Ah натрий-ионды батарея, 12V 200Ah натрий-ионды батарея, қолдаутеңшелген нано батареякернеу (12V, 24V, 48V), сыйымдылық (50Ah, 100Ah, 200Ah, 300Ah), функциясы, сыртқы түрі және т.б.

1.1 Натрий-иондық батареяның көптеген артықшылықтары

Литий темір фосфаты (LFP) және үш реттік литий батареяларымен салыстырғанда, натрий-ионды батарея күшті және жақсартуды қажет ететін аймақтардың қоспасын көрсетеді. Бұл аккумуляторлар жаппай өндіріске көшкен сайын, олар шикізаттың, экстремалды температурада жоғары сыйымдылықты сақтаудың және ерекше жылдамдықтың өнімділігінің арқасында құны бойынша артықшылықтармен жарқырайды деп күтілуде. Дегенмен, қазіргі уақытта олардың энергия тығыздығы төмен және циклдің қысқа мерзімі бар, бұл әлі де нақтылауды қажет ететін аймақтар. Осы қиындықтарға қарамастан, натрий-ионды аккумулятор барлық жағынан қорғасын-қышқылды аккумуляторларды басып озады және өндіріс ауқымы өсіп, шығындар төмендеген сайын оларды ауыстыруға дайын.

Натрий-ионды, литий-ионды және қорғасын-қышқылды батареялардың өнімділігін салыстыру

1.1.1 Натрий-иондық аккумулятордың экстремалды температурада жоғары сыйымдылығын сақтау

Натрий-ионды аккумулятор -40°C және 80°C аралығында тиімді жұмыс істейтін экстремалды температураларды өңдеуге қатысты чемпион болып табылады. Олар жоғары температурада (55°C және 80°C) номиналды сыйымдылығының 100%-дан астамын шығарады және әлі де -40°C температурада номиналды сыйымдылығының 70%-дан астамын сақтайды. Олар сонымен қатар 100% дерлік тиімділікпен -20°C зарядтауды қолдайды.

Төмен температура өнімділігі бойынша натрий-ионды аккумулятор LFP және қорғасын-қышқылды аккумуляторлардан асып түседі. -20°C температурада натрий-ионды аккумулятор сыйымдылығының шамамен 90%-ын сақтайды, ал LFP батареялары 70%-ға және қорғасын-қышқылды батареялар 48%-ға дейін төмендейді.

Натрий-иондық аккумулятордың (сол жақта) LFP батареяларының (ортаңғы) және қорғасын-қышқылды аккумуляторлардың (оң жақта) әртүрлі температурадағы зарядсыздану қисықтары

1.1.2 Натрий-иондық батареяның ерекше жылдамдығы

Натрий иондары Стокс диаметрінің кішірек болуы және полярлы еріткіштердегі төменгі еріту энергиясының арқасында литий иондарымен салыстырғанда жоғары электролит өткізгіштігімен мақтана алады. Стокс диаметрі – бөлшекпен бірдей жылдамдықпен шөгетін сұйықтықтағы шардың өлшемі; кіші диаметрі иондардың жылдам қозғалуына мүмкіндік береді. Төменгі ерітінді энергиясы натрий иондарының еріткіш молекулаларын электрод бетінде оңай төге алатынын білдіреді, бұл ион диффузиясын күшейтеді және электролиттегі ион кинетикасын жылдамдатады.

Натрий мен литийдің әртүрлі еріткіштердегі сольватталған ион өлшемдерін және шешу энергияларын (КДж/моль) салыстыру

Бұл жоғары электролит өткізгіштігі әсерлі жылдамдық өнімділігін береді. Натрий-ионды аккумулятор небәрі 12 минут ішінде 90%-ға дейін зарядталады — бұл литий-ионды және қорғасын-қышқылды аккумуляторларға қарағанда жылдамырақ.

Жылдам зарядтау өнімділігін салыстыру

1.1.3 Натрий-иондық батареяның төтенше жағдайларда жоғары қауіпсіздік өнімділігі

Литий-ионды аккумуляторлар механикалық теріс пайдалану (мысалы, ұсақтау, тесу), электр қуатын теріс пайдалану (мысалы, қысқа тұйықталу, шамадан тыс зарядтау, шамадан тыс зарядсыздандыру) және термиялық теріс пайдалану (мысалы, қызып кету) сияқты әртүрлі теріс жағдайларда термиялық жоғалуға бейім болуы мүмкін. . Ішкі температура критикалық нүктеге жетсе, ол қауіпті жанама реакцияларды тудыруы және термиялық қашуға әкелетін шамадан тыс қызуды тудыруы мүмкін.

Натрий-иондық батарея, екінші жағынан, қауіпсіздік сынақтарында бірдей термиялық қашу мәселелерін көрсетпеді. Олар шамадан тыс зарядтау/разряд, сыртқы қысқа тұйықталу, жоғары температураның қартаюы және литий-ионды батареялармен байланысты тәуекелдерсіз ұсақтау, тесу және өртке ұшырау сияқты теріс пайдалану сынақтарынан өтті.

2.2 Әртүрлі қолданбаларға арналған үнемді шешімдер, нарықтық әлеуетті кеңейту

Натрий-ионды батарея әртүрлі қолданбаларда үнемділік тұрғысынан жарқырайды. Олар бірнеше салаларда қорғасын-қышқылды аккумуляторлардан асып түседі, бұл оларды екі доңғалақты шағын қуат жүйелері, автомобильдерді іске қосу жүйелері және телекоммуникациялық базалық станциялар сияқты нарықтарда тартымды алмастыруға мүмкіндік береді. Цикл өнімділігін жақсарту және жаппай өндіру арқылы шығындарды азайту арқылы натрий-ионды батарея A00 класындағы электр көліктерінде және энергия сақтау сценарийлерінде LFP батареяларын ішінара алмастыруы мүмкін.

Натрий-иондық батареяларды қолдану

• Екі доңғалақты шағын қуат жүйелері:Натрий-ионды аккумулятор қорғасын-қышқылды аккумуляторлармен салыстырғанда қызмет ету циклінің жақсы құны мен энергия тығыздығын ұсынады.
• Автокөлікті іске қосу-тоқтату жүйелері:Олардың тамаша жоғары және төмен температуралық өнімділігі, жоғары циклдің қызмет ету мерзімімен қатар, автокөлікті іске қосуды тоқтату талаптарына жақсы сәйкес келеді.
• Телекоммуникациялық базалық станциялар:Жоғары қауіпсіздік және шамадан тыс разрядқа төзімділік натрий-ионды аккумуляторды үзілістер кезінде қуатты сақтау үшін тамаша етеді.
• Энергияны сақтау:Натрий-ионды аккумулятор жоғары қауіпсіздікке, тамаша температуралық өнімділікке және ұзақ цикл қызмет ету мерзіміне байланысты энергия сақтау қолданбалары үшін өте қолайлы.
• A00-сыныптағы электрлік көліктер:Олар осы көліктер үшін энергия тығыздығы қажеттіліктерін қанағаттандыратын үнемді және тұрақты шешімді ұсынады.

2.2.1 A00-сыныптағы электрлік көліктер: шикізат шығындарына байланысты LFP бағасының ауытқуы мәселесін шешу

Микрокарлар деп те аталатын A00 класындағы электр көліктері ықшам өлшемдері бар үнемді етіп жасалған, бұл оларды трафикті басқаруға және адам көп шоғырланған жерлерде тұрақ табуға тамаша етеді.

Бұл көліктер үшін батарея құны маңызды фактор болып табылады. A00 класындағы автомобильдердің көпшілігінің бағасы 30 000 мен 80 000 юань аралығында, бағаға сезімтал нарыққа бағытталған. Батареялар көлік құнының едәуір бөлігін құрайтынын ескерсек, аккумулятордың тұрақты бағасы сату үшін өте маңызды.

Бұл шағын автомобильдер әдетте 250 км-ден аз қашықтыққа ие, аз ғана пайызы 400 км-ге дейін жетеді. Осылайша, жоғары энергия тығыздығы басты мәселе емес.

Натрий-иондық аккумулятор натрий карбонатына негізделген тұрақты шикізат шығындарына ие, ол LFP батареяларымен салыстырғанда көп және бағаның ауытқуына азырақ ұшырайды. Олардың энергия тығыздығы A00 класындағы көліктер үшін бәсекеге қабілетті, бұл оларды үнемді таңдау жасайды.

2.2.2 Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар нарығы: натрий-иондық аккумулятор басқалардан асып түседі, ауыстыруға дайын

Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар негізінен үш қолданбада қолданылады: екі доңғалақты шағын қуат жүйелері, автомобильдерді іске қосу-тоқтату жүйелері және телекоммуникациялық базалық станцияның резервтік батареялары.

• Екі доңғалақты шағын қуат жүйелері: Натрий-ионды аккумулятор қорғасын-қышқылды аккумуляторлармен салыстырғанда жоғары өнімділікті, ұзақ қызмет ету мерзімін және жоғары қауіпсіздікті ұсынады.

• Автокөлікті іске қосу-тоқтату жүйелері: Натрий-ионды аккумулятордың жоғары қауіпсіздігі және жылдам зарядтау өнімділігі оларды старт-тоқтату жүйелеріндегі қорғасын-қышқылды аккумуляторларды тамаша алмастыруға мүмкіндік береді.
• Телекоммуникациялық базалық станциялар: Натрий-ионды аккумулятор жоғары және төмен температураға төзімділік, үнемділік және қорғасын-қышқылды батареялармен салыстырғанда ұзақ мерзімді қауіпсіздік тұрғысынан жақсы өнімділікті қамтамасыз етеді.

Натрий-ионды батарея барлық аспектілері бойынша қорғасын-қышқылды аккумуляторлардан асып түседі. Экстремалды температурада тиімді жұмыс істеу мүмкіндігі жоғары энергия тығыздығы мен құны бойынша артықшылықтармен бірге натрий-ионды аккумуляторды қорғасын-қышқылды аккумуляторларға лайықты ауыстыру ретінде орналастырады. Технология жетіліп, үнемділік артқан сайын натрий-ионды батарея басым болады деп күтілуде.

Қорытынды

Энергияны сақтаудың инновациялық шешімдерін іздеу жалғасуда,Натрий-ионды батареяжан-жақты және үнемді нұсқа ретінде ерекшеленеді. Олардың кең температура диапазонында жақсы жұмыс істеу қабілеті, әсерлі жылдамдық мүмкіндіктерімен және жақсартылған қауіпсіздік мүмкіндіктерімен біріктіріліп, оларды батарея нарығында күшті бәсекелес ретінде орналастырады. A00 класындағы электр көліктерін қуаттайды ма, шағын қуат жүйелеріндегі қорғасын-қышқылды аккумуляторларды ауыстырады ма немесе телекоммуникациялық базалық станцияларды қолдаса да, натрий-ионды батарея практикалық және болашаққа бағытталған шешім ұсынады. Жаппай өндіріс арқылы үздіксіз ілгерілеу және ықтимал шығындарды азайту арқылы натрий-иондық технология энергия сақтаудың болашағын қалыптастыруда шешуші рөл атқарады.