Очевидно е, че таванът за новия енергиен сектор е по-висок от очакваното, като капиталът продължава да притича, очевидно в търсене на следващата „съвременна технология Amperex“ или „BYD“.
Общ преглед
Натриево-йонните батерии (наричани още „натриеви батерии“) са вид акумулаторна батерия, която работи чрез прехвърляне на натриеви йони между катода и анода по време на зареждане и разреждане. Принципът им на работа и структура са подобни на широко използваните литиево-йонни батерии.
Както натрият, така и литият принадлежат към една и съща група елементи и проявяват сходно електрохимично поведение при зареждане и разреждане тип „люлеещ се стол“. По време на процеса на зареждане на натриево-йонна батерия, натриевите йони се отделят от катода и се вграждат в анода, докато електроните преминават през външната верига. Колкото повече натриеви йони са вложени в анода, толкова по-висок е капацитетът на зареждане. Обратно, по време на разреждане, натриевите йони се връщат от анода към катода, увеличавайки капацитета на разреждане, тъй като повече натриеви йони се връщат обратно.
Принцип на работа
Принципът на работа на натриево-йонните батерии е подобен на този на литиево-йонните батерии, включващ вмъкване и извличане на натриеви йони за постигане на пренос на заряд. По време на разреждане натриевите йони излизат от анодния материал и навлизат в катодния материал, като електроните текат от анода към катода, освобождавайки енергия.
По време на зареждане, натриевите йони се отделят от катодния материал и се придвижват в анодния материал през електролита, докато електроните текат в анодния материал през външната верига. В идеалния случай, вкарването и извличането на йони по време на зареждане и разреждане не трябва да променя структурата на материала или да причинява странични реакции с електролита. Съвременните технологии обаче са изправени пред предизвикателства поради по-големия радиус на натриевите йони, което води до промени в структурата на материала по време на вкарването на йони, което води до намалена производителност и стабилност на цикъла.
Предимства
Енергийна плътност:Натриево-йонните батерийни клетки обикновено имат енергийна плътност от 100-150 Wh/kg, докато литиево-йонните батерийни клетки обикновено варират от 120-200 Wh/kg, като тройните системи с високо съдържание на никел надвишават 200 Wh/kg. Въпреки че натриево-йонните батерии понастоящем имат по-ниска енергийна плътност в сравнение с тройните литиеви батерии, те могат частично да се припокриват или да покриват диапазона на енергийна плътност на литиево-железни фосфатни батерии (120-200 Wh/kg) и оловно-киселинни батерии (30-50 Wh/kg).
Работен температурен диапазон и безопасност:Натриево-йонните батерии работят в широк температурен диапазон, обикновено от -40°C до 80°C. За разлика от тях, тройните литиево-йонни батерии обикновено работят между -20°C и 60°C, като производителността им намалява под 0°C. Натриево-йонните батерии могат да поддържат над 80% състояние на заряд (SOC) при -20°C. Освен това, поради по-високото вътрешно съпротивление, натриево-йонните батерии са по-малко склонни към нагряване по време на късо съединение, предлагайки по-голяма безопасност в сравнение с литиево-йонните батерии.
Оценете производителността:Скоростта на зареждане и разреждане на натриево-йонните батерии е пряко свързана с миграционната способност на натриевите йони на границата електрод-електролит. Факторите, влияещи върху скоростта на миграция на йоните, оказват влияние върху скоростта на зареждане на батерията. Освен това, скоростта на вътрешно разсейване на топлината е от решаващо значение за безопасността и живота по време на високоскоростно зареждане и разреждане. Благодарение на кристалната си структура, натриево-йонните батерии показват добра скорост на зареждане, което ги прави подходящи за съхранение на енергия и приложения за широкомащабно захранване.
Скорост на зареждане:Натриево-йонните батерии могат да се заредят напълно за около 10 минути, докато тройните литиеви батерии изискват поне 40 минути, а литиево-железно-фосфатните батерии се нуждаят от около 45 минути.
Класификация на индустрията
Натриево-йонните батерии се предлагат в различни видове, включително натриево-серни батерии, натриево-солни батерии, натриево-въздушни батерии, водно-натриево-йонни батерии, органични натриево-йонни батерии и твърдотелни натриево-йонни батерии.
В сектора за съхранение на енергия, основните комерсиално прилагани натриеви батерии включват високотемпературни натриево-серни батерии и натриево-метални хлоридни батерии, базирани на твърди електролитни системи. Тези системи използват метален натрий като активен аноден материал, по-точно наричани натриеви батерии. Обикновено терминът натриево-йонна батерия се отнася до последните три вида.
Натриево-серни батерии:Те използват разтопен течен натрий като анод и елементарна сяра като катод, с твърд керамичен Al₂O₃ като електролит и сепаратор. Натриево-серните батерии имат висока специфична енергия.
Натриево-солни батерии:Те използват течен натрий като анод и метални хлоридни материали като катод, с Na+ проводник от Al2O3 керамика като електролит.
Натриево-въздушни батерии:Катодът обикновено използва порести материали, които осигуряват пътища за дифузия на газ и места за електродни реакции поради порьозността на материала.
Органични натриево-йонни батерии:Те използват твърди въглеродни или натриево-интеркалирани материали за анода, като катодните материали включват преходни метални оксиди и полианионни съединения.
Водни натриево-йонни батерии:В сравнение с органичните електролитни батерии, водните натриево-йонни батерии използват различни електролити, предлагайки по-висока безопасност.
