Відавочна, што столь для новага энергетычнага сектара вышэйшая, чым чакалася, і капітал працягвае паступаць, відаць, у пошуках наступнай «сучаснай тэхналогіі Amperex» або «BYD».
Агляд
Натрыева-іённыя акумулятары (якія яшчэ называюць «натрыевымі батарэямі») — гэта тып акумулятарных акумулятараў, якія працуюць за кошт перадачы іёнаў натрыю паміж катодам і анодам падчас зарадкі і разрадкі. Іх прынцып працы і структура падобныя да шырока выкарыстоўваных літый-іённых акумулятараў.
Як натрый, так і літый адносяцца да адной групы элементаў і дэманструюць падобныя электрахімічныя паводзіны пры зарадцы і разрадцы, падобныя на тып крэсла-гойдалкі. Падчас зарадкі натрый-іённай батарэі іоны натрыю аддзяляюцца ад катода і ўбудоўваюцца ў анод, пакуль электроны рухаюцца па знешнім ланцугу. Чым больш іонаў натрыю ўбудавана ў анод, тым вышэйшая зарадная ёмістасць. І наадварот, падчас разрадкі іоны натрыю вяртаюцца ад анода да катода, павялічваючы разрадную ёмістасць, паколькі больш іонаў натрыю рухаецца назад.
Прынцып працы
Прынцып працы натрый-іённых акумулятараў падобны да прынцыпу працы літый-іённых акумулятараў, які ўключае ў сябе ўвядзенне і здабыванне іонаў натрыю для дасягнення пераносу зарада. Падчас разраду іоны натрыю выходзяць з матэрыялу анода і трапляюць у матэрыял катода, прычым электроны рухаюцца ад анода да катода, вызваляючы энергію.
Падчас зарадкі іоны натрыю аддзяляюцца ад матэрыялу катода і перамяшчаюцца ў матэрыял анода праз электраліт, у той час як электроны паступаюць у матэрыял анода праз знешні ланцуг. У ідэале, увядзенне і здабыванне іонаў падчас зарадкі і разрадкі не павінна змяняць структуру матэрыялу або выклікаць пабочныя рэакцыі з электралітам. Аднак сучасныя тэхналогіі сутыкаюцца з праблемамі з-за большага радыуса іонаў натрыю, што прыводзіць да змяненняў структуры матэрыялу падчас увядзення іонаў, што, у сваю чаргу, зніжае прадукцыйнасць і стабільнасць цыклу.
Перавагі
Шчыльнасць энергіі:Натрый-іённыя акумулятары звычайна маюць шчыльнасць энергіі 100-150 Вт·г/кг, у той час як літый-іённыя акумулятары звычайна маюць шчыльнасць энергіі ад 120 да 200 Вт·г/кг, прычым трайныя сістэмы з высокім утрыманнем нікеля перавышаюць 200 Вт·г/кг. Нягледзячы на тое, што натрый-іённыя акумулятары ў цяперашні час маюць меншую шчыльнасць энергіі ў параўнанні з трайнымі літый-іённымі акумулятарамі, яны могуць часткова перакрываць або пакрываць дыяпазон шчыльнасці энергіі літый-жалеза-фасфатных акумулятараў (120-200 Вт·г/кг) і свінцова-кіслотных акумулятараў (30-50 Вт·г/кг).
Дыяпазон рабочых тэмператур і бяспека:Натрый-іённыя акумулятары працуюць у шырокім дыяпазоне тэмператур, звычайна ад -40°C да 80°C. У адрозненне ад гэтага, трайныя літый-іённыя акумулятары звычайна працуюць пры тэмпературы ад -20°C да 60°C, прычым іх прадукцыйнасць зніжаецца пры тэмпературы ніжэй за 0°C. Натрый-іённыя акумулятары могуць падтрымліваць больш за 80% зарада (SOC) пры -20°C. Акрамя таго, з-за больш высокага ўнутранага супраціву натрый-іённыя акумулятары менш схільныя да нагрэву падчас кароткіх замыканняў, што забяспечвае большую бяспеку ў параўнанні з літый-іённымі акумулятарамі.
Ацаніць прадукцыйнасць:Хуткасць зарадкі і разрадкі натрый-іённых акумулятараў непасрэдна звязана са здольнасцю міграцыі іонаў натрыю на мяжы электрод-электраліт. Фактары, якія ўплываюць на хуткасць міграцыі іонаў, уплываюць на хуткасць зарадкі і разрадкі акумулятара. Акрамя таго, хуткасць унутранага цеплааддачы мае вырашальнае значэнне для бяспекі і тэрміну службы падчас хуткаснай зарадкі і разрадкі. Дзякуючы сваёй крышталічнай структуры натрый-іённыя акумулятары дэманструюць добрую хуткасць зарадкі і разрадкі, што робіць іх прыдатнымі для назапашвання энергіі і буйнамаштабных крыніц харчавання.
Хуткасць зарадкі:Натрый-іённыя акумулятары можна цалкам зарадзіць прыкладна за 10 хвілін, у той час як трайныя літыевыя акумулятары патрабуюць не менш за 40 хвілін, а літыева-жалеза-фасфатныя акумулятары — каля 45 хвілін.
Класіфікацыя галін
Натрыева-іённыя акумулятары бываюць розных тыпаў, у тым ліку натрыева-серныя, натрыева-саляныя, натрыева-паветраныя, водна-натрыева-іённыя, арганічныя натрыева-іённыя і цвёрдацельныя натрыева-іённыя акумулятары.
У сектары назапашвання энергіі асноўнымі камерцыйна прымяняемымі натрыевымі батарэямі з'яўляюцца высокатэмпературныя натрыева-серныя батарэі і натрыева-металічна-хларыдныя батарэі на аснове цвёрдых электралітаў. У гэтых сістэмах у якасці актыўнага аноднага матэрыялу выкарыстоўваецца металічны натрый, які дакладней называюць натрыевымі батарэямі. Звычайна тэрмін «натрыева-іённыя батарэі» адносіцца да апошніх трох тыпаў.
Натрыева-серныя акумулятары:У іх у якасці анода выкарыстоўваецца расплаўлены вадкі натрый, а ў якасці катода — элементарная сера, а ў якасці электраліта і сепаратара — цвёрды керамічны Al₂O₃. Натрыева-серныя акумулятары маюць высокую ўдзельную энергію.
Натрыева-саляныя акумулятары:У іх у якасці анода выкарыстоўваецца вадкі натрый, катод — хларыд металу, а ў якасці электраліта — кераміка з правадніком Na+ і Al₂O₃.
Натрыева-паветраныя акумулятары:Катод звычайна вырабляецца з сітаватых матэрыялаў, якія забяспечваюць шляхі для дыфузіі газу і месцы для рэакцый электродаў дзякуючы сітаватасці матэрыялу.
Арганічныя натрыева-іённыя акумулятары:У якасці анода ў іх выкарыстоўваюцца цвёрдыя вугляродныя або натрый-інтэркаляваныя матэрыялы, а ў якасці катода — аксіды пераходных металаў і поліаніённыя злучэнні.
Водныя натрыева-іённыя акумулятары:У параўнанні з акумулятарамі з арганічным электралітам, водныя натрыева-іённыя акумулятары выкарыстоўваюць іншыя электраліты, што забяспечвае больш высокія паказчыкі бяспекі.
