Очигледно е дека плафонот за новиот енергетски сектор е повисок од очекуваното, при што капиталот сè уште се влева, навидум во потрага по следната „современа Amperex технологија“ или „BYD“.
Преглед
Натриум-јонските батерии (наречени „натриум батерии“) се вид на батерии што можат да се полнат и работат со пренесување на натриумови јони помеѓу катодата и анодата за време на полнењето и празнењето. Нивниот принцип на работа и структура се слични на широко користените литиум-јонски батерии.
И натриумот и литиумот припаѓаат на истата група елементи и покажуваат слично електрохемиско однесување при полнење и празнење како „лулачка столица“. За време на процесот на полнење на натриум-јонска батерија, натриумовите јони се одвојуваат од катодата и се вградуваат во анодата, додека електроните патуваат низ надворешното коло. Колку повеќе натриумови јони се вградени во анодата, толку е поголем капацитетот на полнење. Обратно, за време на празнењето, натриумовите јони се враќаат од анодата во катодата, зголемувајќи го капацитетот на празнење како што повеќе натриумови јони се враќаат назад.
Принцип на работа
Принципот на работа на натриум-јонските батерии е сличен на оној на литиум-јонските батерии, кој вклучува вметнување и екстракција на натриумови јони за да се постигне пренос на полнеж. За време на празнењето, натриумовите јони излегуваат од материјалот на анодата и влегуваат во материјалот на катодата, при што електроните течат од анодата до катодата, ослободувајќи енергија.
За време на полнењето, натриумовите јони се одвојуваат од материјалот на катодата и се движат во материјалот на анодата преку електролитот, додека електроните течат во материјалот на анодата преку надворешното коло. Идеално, вметнувањето и извлекувањето на јони за време на полнењето и празнењето не треба да ја менува структурата на материјалот или да предизвикува странични реакции со електролитот. Сепак, сегашната технологија се соочува со предизвици поради поголемиот радиус на натриумовите јони, што доведува до промени во структурата на материјалот за време на вметнувањето на јоните, што резултира со намалени перформанси и стабилност на циклусот.
Предности
Густина на енергија:Ќелиите на натриум-јонските батерии обично имаат густина на енергија од 100-150 Wh/kg, додека ќелиите на литиум-јонските батерии генерално се движат од 120-200 Wh/kg, при што тернерните системи со висок никел надминуваат 200 Wh/kg. Иако натриум-јонските батерии моментално имаат помала густина на енергија во споредба со тернерните литиумски батерии, тие можат делумно да се преклопуваат или да го покриваат опсегот на густина на енергија на литиум-железо-фосфатните батерии (120-200 Wh/kg) и оловно-киселинските батерии (30-50 Wh/kg).
Работен температурен опсег и безбедност:Натриум-јонските батерии работат во широк температурен опсег, обично од -40°C до 80°C. Спротивно на тоа, тројните литиум-јонски батерии обично работат помеѓу -20°C и 60°C, при што перформансите опаѓаат под 0°C. Натриум-јонските батерии можат да одржат состојба на полнење (SOC) над 80% на -20°C. Дополнително, поради поголемиот внатрешен отпор, натриум-јонските батерии се помалку склони кон загревање за време на кратки споеви, нудејќи поголема безбедност во споредба со литиум-јонските батерии.
Оценете ги перформансите:Перформансите на брзината на полнење и празнење на натриум-јонските батерии се директно поврзани со способноста за миграција на натриумовите јони на интерфејсот електрода-електролит. Факторите што влијаат на брзината на миграција на јоните влијаат на брзината на батеријата. Дополнително, брзината на внатрешна дисипација на топлина е клучна за безбедноста и животниот век за време на полнење и празнење со голема брзина. Благодарение на нивната кристална структура, натриум-јонските батерии покажуваат добри брзина на перформанси, што ги прави погодни за складирање енергија и апликации за напојување на големи размери.
Брзина на полнење:Натриум-јонските батерии можат целосно да се наполнат за околу 10 минути, додека тернарните литиумски батерии бараат најмалку 40 минути, а литиум-железо-фосфатните батерии околу 45 минути.
Индустриска класификација
Натриум-јонските батерии се достапни во различни видови, вклучувајќи натриум-сулфурни батерии, натриум-сол батерии, натриум-воздушни батерии, водни натриум-јонски батерии, органски натриум-јонски батерии и натриум-јонски батерии во цврста состојба.
Во секторот за складирање на енергија, примарните комерцијално применети натриумови батерии вклучуваат високотемпературни натриум-сулфурни батерии и натриум-метал хлоридни батерии базирани на системи со цврсти електролити. Овие системи користат метален натриум како активен аноден материјал, попрецизно наречени натриумови батерии. Типично, терминот натриум-јонска батерија се однесува на последните три типа.
Натриум-сулфурни батерии:Овие користат стопен течен натриум како анода и елементарен сулфур како катода, со цврст керамички Al2O3 како електролит и сепаратор. Натриум-сулфурните батерии имаат висока специфична енергија.
Батерии со натриум-сол:Овие користат течен натриум како анода и метални хлоридни материјали како катода, со Na+ проводник Al2O3 керамика како електролит.
Батерии со натриум-воздух:Катодата обично користи порозни материјали, кои обезбедуваат патишта за дифузија на гас и места за електродни реакции поради порозноста на материјалот.
Органски натриум-јонски батерии:Овие користат материјали од тврд јаглерод или натриум-интеркалирани материјали за анодата, додека материјалите за катода вклучуваат оксиди од преодни метали и полианјонски соединенија.
Водени натриум-јонски батерии:Во споредба со органските електролитни батерии, водните натриум-јонски батерии користат различни електролити, нудејќи повисоки безбедносни перформанси.
