Жаңы энергетика тармагынын чеги күтүлгөндөн жогору экени айдан ачык, анткени капитал дагы эле агылып келип, кийинки "Заманбап Amperex технологиясын" же "BYDди" издеп жаткандай.
Жалпы маалымат
Натрий-иондук батареялар ("натрий батареялары" деп аталат) - заряддоо жана разряддоо учурунда катод менен аноддун ортосунда натрий иондорун жылдыруу менен иштеген кайра заряддалуучу батареянын бир түрү. Алардын иштөө принциби жана түзүлүшү кеңири колдонулган литий-иондук батареяларга окшош.
Натрий да, литий да бир эле элементтер тобуна кирет жана окшош "термелме отургуч" электрохимиялык заряддоо жана разряддоо жүрүм-турумун көрсөтөт. Натрий-иондук батареяны заряддоо процессинде натрий иондору катоддон ажырап, анодго кирет, ал эми электрондор тышкы чынжыр аркылуу өтөт. Анодго канчалык көп натрий иондору кирсе, заряддоо кубаттуулугу ошончолук жогору болот. Тескерисинче, разряддоо учурунда натрий иондору аноддон катодго кайтып келип, көбүрөөк натрий иондору артка жылган сайын разряддоо кубаттуулугун жогорулатат.
Иштөө принциби
Натрий-иондук батареялардын иштөө принциби литий-иондук батареялардыкына окшош, ал заряддын өткөрүлүшүнө жетүү үчүн натрий иондорун киргизүү жана экстракциялоону камтыйт. Разряд учурунда натрий иондору аноддук материалдан чыгып, катоддук материалга кирет, ал эми электрондор аноддон катодго агып, энергия бөлүп чыгарат.
Заряддоо учурунда натрий иондору катод материалынан ажырап, электролит аркылуу анод материалына өтөт, ал эми электрондор тышкы чынжыр аркылуу анод материалына агып кирет. Идеалында, заряддоо жана разряддоо учурунда иондорду киргизүү жана бөлүп алуу материалдын түзүлүшүн өзгөртпөшү же электролит менен терс реакцияларды жаратпашы керек. Бирок, азыркы технология натрий иондорунун чоңураак радиусунан улам кыйынчылыктарга туш болууда, бул ионду киргизүү учурунда материалдын түзүлүшүнүн өзгөрүшүнө алып келет, бул циклдин иштешинин жана туруктуулугунун төмөндөшүнө алып келет.
Артыкчылыктары
Энергиянын тыгыздыгы:Натрий-иондук батареялардын клеткаларынын энергия тыгыздыгы, адатта, 100-150 Вт/кг түзөт, ал эми литий-иондук батареялардын клеткалары, адатта, 120-200 Вт/кг чегинде болот, ал эми жогорку никельдүү үчилтик системалар 200 Вт/кг ашкан. Натрий-иондук батареялардын энергия тыгыздыгы учурда үчилтиктүү литий батареяларына салыштырмалуу төмөн болгону менен, алар литий темир фосфат батареяларынын (120-200 Вт/кг) жана коргошун-кислота батареяларынын (30-50 Вт/кг) энергия тыгыздык диапазонун жарым-жартылай дал келтириши же жаап коюшу мүмкүн.
Иштөө температурасынын диапазону жана коопсуздугу:Натрий-иондук батареялар кеңири температура диапазонунда, адатта -40°Cден 80°Cге чейин иштейт. Ал эми үчилтик литий-иондук батареялар, адатта, -20°Cден 60°Cге чейин иштейт, ал эми иштөө жөндөмдүүлүгү 0°Cден төмөн төмөндөйт. Натрий-иондук батареялар -20°Cде 80% дан ашык заряд абалын (SOC) сактай алат. Мындан тышкары, ички каршылыктын жогору болушунан улам, натрий-иондук батареялар кыска туташуу учурунда ысып кетүүгө азыраак дуушар болушат, бул литий-иондук батареяларга салыштырмалуу жогорку коопсуздукту камсыз кылат.
Аткаруу көрсөткүчүн баалоо:Натрий-иондук батареялардын заряддоо жана разряддоо ылдамдыгынын көрсөткүчтөрү электрод-электролит интерфейсиндеги натрий иондорунун миграция жөндөмүнө түздөн-түз байланыштуу. Иондордун миграция ылдамдыгына таасир этүүчү факторлор батареянын ылдамдык көрсөткүчүнө таасир этет. Мындан тышкары, ички жылуулуктун таркалуу ылдамдыгы жогорку ылдамдыктагы заряддоо жана разряддоо учурунда коопсуздук жана иштөө мөөнөтү үчүн абдан маанилүү. Кристаллдык түзүлүшүнүн аркасында натрий-иондук батареялар жакшы ылдамдык көрсөткүчтөрүн көрсөтөт, бул аларды энергияны сактоо жана ири масштабдуу электр менен камсыздоо колдонмолору үчүн ылайыктуу кылат.
Кубаттоо ылдамдыгы:Натрий-иондук батареяларды толук заряддоо үчүн 10 мүнөт талап кылынат, ал эми үчтүк литий батареяларын заряддоо үчүн кеминде 40 мүнөт, ал эми литий-темир фосфат батареяларын заряддоо үчүн 45 мүнөт талап кылынат.
Тармактык классификация
Натрий-иондук батареялар ар кандай түрлөрдө болот, анын ичинде натрий-күкүрт батареялары, натрий-туз батареялары, натрий-аба батареялары, суудагы натрий-иондук батареялар, органикалык натрий-иондук батареялар жана катуу абалдагы натрий-иондук батареялар.
Энергия сактоо тармагында коммерциялык максатта колдонулган негизги натрий батареяларына жогорку температурадагы натрий-күкүрт батареялары жана катуу электролит системаларына негизделген натрий-металл хлорид батареялары кирет. Бул системаларда активдүү анод материалы катары металл натрий колдонулат, тагыраак айтканда, натрий батареялары. Адатта, натрий-иондук батарея термини акыркы үч түрдү билдирет.
Натрий-күкүрт батареялары:Булар эритилген суюк натрийди анод, ал эми элементардык күкүрттү катод катары, ал эми катуу керамикалык Al2O3 электролит жана сепаратор катары колдонулат. Натрий-күкүрт батареялары жогорку салыштырма энергияга ээ.
Натрий-туздуу батарейкалар:Булар анод катары суюк натрийди, ал эми катод катары металл хлорид материалдарын, ал эми электролит катары Na+ өткөргүч Al2O3 керамикасын колдонушат.
Натрий-аба батареялары:Катод, адатта, материалдын кеуектүүлүгүнөн улам газдын диффузия жолдорун жана электроддук реакциялар үчүн жерлерди камсыз кылган кеуектүү материалдарды колдонот.
Органикалык натрий-иондук батареялар:Булар анод үчүн катуу көмүртек же натрий менен аралаштырылган материалдарды колдонушат, ал эми катод материалдарына өткөөл металл оксиддери жана полианиондук кошулмалар кирет.
Суудагы натрий-иондук батареялар:Органикалык электролиттик батареяларга салыштырмалуу, суудагы натрий-иондук батареялар ар кандай электролиттерди колдонушат, бул жогорку коопсуздук көрсөткүчтөрүн сунуштайт.
