Sodyum Tuz Pilleri Üzerine Yeni Enerji Yarışı Araştırmalarının Analizi

Sodyum tuzu pil teknolojisi kaynağı tanıtımı

1967'den 1982'ye kadar İngiliz Demiryolları sodyum nikel pili araştırdı ve 1982'de bu pil araştırmasının seri üretimini gerçekleştirmek üzere Birleşik Krallık'ta Beta Enstitüsü kuruldu;

1987'den 1997'ye kadar yapılan elektrikli binek otomobil araştırmalarında beş yıl boyunca yüz bin kilometrelik ömür testi yapıldı, sonrasında büyük bir sorun yaşanmadı;

1999 yılında MES-DEA, Beta Araştırma Enstitüsü'nün teknolojisini alarak seri üretime geçti.

2001 yılında GE, Amerika Birleşik Devletleri'nde enerji depolama teknolojisi değerlendirmesini gerçekleştirdi. Uzun bir araştırma süresinden sonra sodyum nikel pilin mükemmel bir enerji depolama pili olduğu bulundu. GE, 2007 yılında Birleşik Krallık'taki Beta Araştırma Enstitüsü'nü satın aldı ve 2012 yılında GE tesisin inşaatını tamamladı.

Chilwee, 2017 yılında, Nisan 2019'da Çin'deki ilk seri üretim işletmesini başlatan Zhejiang AMPower Co., Ltd.'yi kurdu.

2023 Yeni Yılının başında AMPower, 290'dan fazla pil grubunun satıldığı büyük bir sipariş vermeye devam ederek iyi bir başlangıç ​​yaptı!

Sodyum tuzu pilinin proses rotası

Bu tür pillere tamamen katı sodyum pil de denir. Akü sisteminde negatif elektrot sodyum metali, pozitif elektrot ise nikel klorürdür. İlk elektrolit beta-alümina, diğeri ise inorganik bir tuz olan sodyum tetrakloroalüminattır. Çalışma sıcaklığı yaklaşık 250 ila 350 derecedir. Sodyum iyonları, pilin kazancını ve kaybını gerçekleştirmek için katı elektrolit diyafram boyunca ileri geri hareket eder ve sonunda şarj ve deşarjı gerçekleştirir. Bu pilin mekanizmasıdır. Çalışma zamanı reaksiyonu aşağıdaki gibidir:

Pil şarj edildiğinde elektronlar pozitiften negatife doğru akar. Tuzdaki (sodyum klorür) sodyum iyonları katı seramik elektrottan negatif tank terminaline doğru hareket eder. Kalan klorür iyonları nikele yapışır ve katot ortamında nikel klorür oluşturur. Sodyum, seramik tüpün dış kısmında çelik tankla temas eden ve pilin tamamen şarj edildiği erimiş bir anot tabakası oluşturur. Boşalma sırasında elektronlar geri döner ve erimiş sodyum, Na+ iyonlarına oksitlenir; bunlar katı seramik tüpler aracılığıyla sodyum klorür oluşturmak üzere geri döndürülür. Nikel klorür nikel metaline indirgenir. Pilin elektrokimyasal reaksiyonu aşağıdaki gibidir:

Teknik rota kabaca şu şekilde sınıflandırılabilir:

Sodyum-nikel pilin katot malzemesi katı sodyum klorür ve nikel parçacıklarıdır, diyafram seramik tüptür ve elektrolit sodyum tetrakloroalüminattır; bunların hepsi çok yaygındır, dolayısıyla maliyeti çok düşüktür.

İkincisi, kimyasal reaksiyonların yokluğunda monomer sodyum üretilmez; Pilin içinde asit veya başka organik çözücüler bulunmadığından sodyum-nikel pil toksik değildir ve çevreye herhangi bir zarar vermez.

Genel olarak, nispeten güvenli pil enerji yoğunluğu nispeten düşük olacaktır, sodyum nikel pil hacim enerji yoğunluğu, üçlü lityuma yakın 400Wh/L'ye ulaşabilir; Ağırlık enerji yoğunluğu 160Wh/kg'a, grup sonrası ağırlık enerji yoğunluğu ise lityum demir fosfat malzemesinin seviyesine benzer şekilde 110-120Wh/kg'a ulaşabilir. Sodyum-nikel pil, şu anda büyük ölçekli enerji depolamada kullanılan lityum demir fosfat piline iyi bir alternatiftir.

Çevrim ömrü açısından sodyum-nikel piller aynı zamanda enerji depolamak için de üretilmiştir. Bireysel özgül enerjisi kilogram başına 135 watt-saat'e ulaşır, servis ömrü lityum pilin 2 ila 5 katıdır, %80 DOD çevrim ömrü 7500 katına kadardır, sistemin bileşiminden sonra hacim %50'den daha küçüktür Lityum pil sistemine göre tüm yaşam döngüsü maliyeti, lityum pilden %50 daha düşüktür.

Sodyum tuzu pilinin avantajı

(1) Maliyet, bakır, lityum ve kobalt gibi pahalı metallerin kullanılmaması. Bunun yerine katı seramik elektrolitler ve yaygın sodyum tuzu kullanılır. Boldur, elde edilmesi kolaydır, tedarik zinciri sorunu yoktur ve ucuzdur.

(2) Yüksek güvenlik, hücre düzeyinde güvenlik korumasına ve yangın söndürme cihazına ihtiyaç duymaz, çünkü dahili pil inorganik tuz, inorganik metal, sodyum, nikelden oluşur, katı elektrolit -alüminadır, elektrolit içindeki lityumun aksine, varlığı organik madde, inorganik madde var, yanan madde yok. Pil hiçbir şekilde yanmaz veya patlamaz. Bu pilin en büyük özelliğidir.

(3) İyi çevresel tolerans, pilin geniş sıcaklık, kapasite ve eksi 40 derecede enerji testine karşı çok iyi bir toleransı vardır, oda sıcaklığının %100,9'unu serbest bırakabilir; +60 derecede kapasite ve enerji testi oda sıcaklığının %101,6'sını serbest bırakabilir; Yani sodyum piller çölde çok çok sıcak iklimlerde kullanılabileceği gibi çok çok soğuk iklimlerde de kullanılabilir.

(4) Uzun çevrim ömrü. Pilin en önemli teknolojisi, elektrolit ve diyafram görevi gören katı bir elektrolit olan beta-alüminadır. Öte yandan, pozitif elektrot ile negatif elektrotu birleştirerek seramik tüpün içine parçacıklar yapmak iyi bir tekniktir. Pil ömrü açısından, Birleşik Krallık'taki insanlar Savunma Bakanlığı'nın testlerinin %80'ini yaptı ve 3.500 hafta sonra muhtemelen %90'dan fazla güç kalmıştı. Bir pil modülünün normal çevrim ömrü 4500 kattan fazladır. Mevcut test durumuna göre pilin ömrü tahmin edilmektedir. 2 saat ise pil ömrünün 6,000 kat, 3 saatin 10,000 kat, 8 saatin 25000 kat olduğu tahmin edilmektedir.

Aşırı şarj ve bırakma performansının ikinci yönü daha iyidir, aşırı şarj ve bırakma işlemi, üretilen malzeme pilin kendisidir, aktif malzeme veya pilin ham maddesidir, yüksek sıcaklıkta bileşik reaksiyonu durumunda ham madde oluşacaktır, ve aktif madde haline gelir.

Kısa devre direncinin üçüncü yönü iyidir, lityum iyon kısa devre nedeniyle pil modülünün termal kontrolüne neden olur; Sodyum tuzu pilindeki seramik tüp kırıldığında ve kısa devre yapıldığında, metal sodyum ve elektrolit sodyum tetrakloroklorat reaksiyona girerek alüminyum oluşturur. Reaksiyonun daha ileri gitmesini önlemek için seramik tüpteki çatlakların arasındaki boşluk alüminyum ile doldurulmakta olup, pozitif ve negatif elektrotlar iletkendir. Bu sayede kısa devre yapan pil bir iletkene eşdeğer olup, tüm pil modülünün voltajı bir hücrenin voltajındaki 2,58 voltluk bir düşüşe eşdeğerdir. Ek olarak, pil modüllerinin %5 ila %10'unun arızalanmasına izin verilir ve modül, hücrenin arıza aralığı dahilinde normal şekilde kullanılabilir.