Análisis de la investigación de la carrera de nuevas energías sobre baterías de sal de sodio

Introducción a la fuente de tecnología de baterías de sal de sodio

De 1967 a 1982, el Ferrocarril Británico investigó la batería de sodio y níquel, y en 1982, se estableció el Instituto Beta en el Reino Unido, para llevar a cabo la producción en masa de esta batería de investigación;

De 1987 a 1997, la investigación sobre vehículos de pasajeros eléctricos se llevó a cabo durante cinco años y recorrió cien mil kilómetros de pruebas de vida útil, y luego no hubo grandes problemas;

En 1999, MES-DEA adquirió la tecnología del Beta Research Institute y comenzó la producción en masa.

En 2001, GE en Estados Unidos llevó a cabo una evaluación de la tecnología de almacenamiento de energía. Después de un largo tiempo de exploración, se descubrió que la batería de sodio y níquel era una excelente batería de almacenamiento de energía. En 2007, GE adquirió el Beta Research Institute en el Reino Unido y en 2012 GE completó la construcción de la planta.

En 2017, Chilwee fundó Zhejiang AMPower Co., Ltd. en abril de 2019, que inició la primera empresa de producción en masa en China.

A principios del Año Nuevo de 2023, AMPower continuó realizando un gran pedido que vendió más de 290 grupos de baterías, ¡lo que supone un buen comienzo!

Ruta de proceso de la batería de sal de sodio.

Este tipo de batería también se llama batería de sodio totalmente sólida. En el sistema de batería, el electrodo negativo es sodio metálico y el electrodo positivo es cloruro de níquel. El primer electrolito es beta-alúmina y el otro es una sal inorgánica, el tetracloroaluminato de sodio. La temperatura de funcionamiento es de aproximadamente 250 a 350 grados. Los iones de sodio migran hacia adelante y hacia atrás a través del diafragma del electrolito sólido para realizar la ganancia y pérdida de la batería y, finalmente, realizar la carga y descarga. Este es el mecanismo de la batería. La reacción en tiempo de ejecución es la siguiente:

Cuando se carga una batería, los electrones fluyen del positivo al negativo. Los iones de sodio en la sal (cloruro de sodio) migran a través del electrodo cerámico sólido hacia el terminal negativo del tanque. Los iones cloruro restantes se adhieren al níquel y forman cloruro de níquel en el medio catódico. El sodio forma una capa de ánodo fundido en el exterior del tubo cerámico, que entra en contacto con el tanque de acero y la batería se carga completamente. Durante la descarga, los electrones regresan y el sodio fundido se oxida en iones Na+, que regresan a través de tubos cerámicos sólidos para formar cloruro de sodio. El cloruro de níquel se reduce a níquel metálico. La reacción electroquímica de la batería es la siguiente:

La ruta técnica se puede clasificar a grandes rasgos de la siguiente manera:

El material del cátodo de la batería de sodio-níquel es cloruro de sodio sólido y partículas de níquel, el diafragma es un tubo cerámico y el electrolito es tetracloroaluminato de sodio, todos los cuales son muy comunes, por lo que el costo es muy bajo.

En segundo lugar, en ausencia de reacciones químicas, no se produce monómero de sodio; No hay ácidos ni otros disolventes orgánicos dentro de la batería, por lo que la batería de sodio-níquel no es tóxica y no supone ningún daño para el medio ambiente.

Generalmente, la densidad de energía de la batería relativamente segura será relativamente baja, la densidad de energía del volumen de la batería de sodio-níquel puede alcanzar los 400 Wh/L, cerca del litio ternario; La densidad de energía en peso puede alcanzar los 160 Wh/kg, y la densidad de energía en peso después del grupo puede alcanzar 110-120Wh/kg, que es similar al nivel del material de fosfato de hierro y litio. La batería de sodio-níquel es una buena alternativa a la batería de fosfato de hierro y litio que se utiliza actualmente en el almacenamiento de energía a gran escala.

En términos de ciclo de vida, las baterías de sodio-níquel también están diseñadas para almacenar energía. Su energía específica individual alcanza los 135 vatios-hora por kilogramo, su vida útil es de 2 a 5 veces mayor que la de la batería de litio, el ciclo de vida del 80% DOD es de hasta 7500 veces, después de la composición del sistema, el volumen es más de un 50% menor. que el sistema de batería de litio, el costo del ciclo de vida total es un 50% menor que el de la batería de litio.

Ventaja de la batería de sal de sodio.

(1) Costo, sin utilizar metales caros, como cobre, litio y cobalto. En su lugar, utiliza electrolitos cerámicos sólidos y sal de sodio común. Es abundante, fácil de conseguir, no hay problemas en la cadena de suministro y es barato.

(2) Alta seguridad, no necesita protección de seguridad a nivel de celda ni dispositivo de extinción de incendios, porque la batería interna está compuesta de sal inorgánica, metal inorgánico, sodio, níquel, el electrolito sólido es alúmina, a diferencia del litio dentro del electrolito, la existencia de La materia orgánica, nosotros somos materia inorgánica, existe, no hay materia que se queme. La batería no se quemará ni explotará de ninguna manera. Esta es la característica más importante de la batería.

(3) Buena tolerancia ambiental, la batería tiene una muy buena tolerancia a pruebas amplias de temperatura, capacidad y energía a menos 40 grados, puede liberar el 100,9% de la temperatura ambiente; La prueba de capacidad y energía a +60 grados puede liberar el 101,6 % de la temperatura ambiente; Por lo tanto, las baterías de sodio se pueden utilizar en el desierto, en climas muy, muy cálidos, así como en climas muy, muy fríos.

(4) Ciclo de vida prolongado. La tecnología más importante de la batería es un electrolito sólido, la beta-alúmina, que actúa como electrolito y diafragma. Por otro lado, una buena técnica es combinar el electrodo positivo y el electrodo negativo y convertir partículas en el tubo cerámico. En términos de duración de la batería, la gente del Reino Unido realizó el 80% de las pruebas del Departamento de Defensa y, después de 3500 semanas, probablemente quedaba más del 90% de energía. El ciclo de vida normal de un módulo de batería es superior a 4500 veces. Según la situación de prueba existente, se predice la vida útil de la batería. Si son 2 horas, la vida útil de la batería se estima en 6,000 veces, 3 horas son 10,000 veces, 8 horas son 25,000 veces.

El segundo aspecto del rendimiento de sobrecarga y liberación es mejor, durante el proceso de sobrecarga y liberación, el material generado es la propia batería, ya sea material activo o la materia prima de la batería, la materia prima se producirá en el caso de una reacción compuesta a alta temperatura. y convertirse en sustancia activa.

El tercer aspecto de la resistencia al cortocircuito es bueno: los iones de litio provocarán un control térmico del módulo de la batería debido al cortocircuito; Cuando el tubo cerámico de la batería de sal de sodio se rompe y se cortocircuita, el sodio metálico y el electrolito tetracloroclorato de sodio reaccionan para formar aluminio. El espacio entre las grietas del tubo cerámico se rellena con aluminio para evitar que la reacción avance, y los electrodos positivo y negativo son conductores. De esta forma, la batería en cortocircuito equivale a un conductor, y el voltaje de todo el módulo de batería equivale a una caída de voltaje de una celda de 2,58 voltios. Además, se permite que fallen entre el 5 % y el 10 % de los módulos de batería, y el módulo se puede utilizar normalmente dentro del rango de falla de la celda.