Застосування та переваги іонно-натрієвих акумуляторів

вступ

У світі зберігання енергії, що швидко розвивається, натрій-іонні акумулятори викликають фурор як багатообіцяюча альтернатива традиційним літій-іонним і свинцево-кислотним акумуляторам. Завдяки останнім досягненням у технологіях і зростаючому попиту на стійкі рішення, натрієво-іонний акумулятор надає унікальний набір переваг. Вони виділяються чудовою продуктивністю при екстремальних температурах, вражаючими можливостями швидкості та високими стандартами безпеки. У цій статті розглядаються захоплюючі сфери застосування натрій-іонних батарей і досліджується, як вони можуть замінити свинцево-кислотні батареї та частково замінити літій-іонні батареї в конкретних сценаріях, пропонуючи при цьому економічно ефективне рішення.

Сила Камадає aКитайські виробники іонно-натрієвих акумуляторів, пропонуючиПродам натрієво-іонний акумуляторіІонно-натрієва батарея 12 В 100 Ач, Іонно-натрієва батарея 12 В 200 Ач, підтримкаіндивідуальна батарея Nanoнапруга (12V, 24V, 48V), ємність (50Ah, 100Ah, 200Ah, 300Ah), функція, зовнішній вигляд тощо.

1.1 Численні переваги натрій-іонного акумулятора

У порівнянні з літій-залізо-фосфатними (LFP) і потрійними літієвими батареями натрієво-іонна батарея демонструє поєднання сильних сторін і областей, які потребують вдосконалення. Оскільки ці батареї переходять у масове виробництво, очікується, що вони будуть сяяти економічними перевагами завдяки сировині, чудовому збереженню ємності за екстремальних температур і винятковій продуктивності. Однак наразі вони мають нижчу щільність енергії та коротший життєвий цикл, які все ще потребують вдосконалення. Незважаючи на ці проблеми, натрієво-іонні батареї випереджають свинцево-кислотні батареї в усіх відношеннях і готові замінити їх із збільшенням виробництва та зниженням витрат.

Порівняння продуктивності натрієво-іонних, літій-іонних і свинцево-кислотних батарей

1.1.1 Чудове збереження ємності натрієво-іонного акумулятора за екстремальних температур

Натрієво-іонна батарея є чемпіоном, коли справа стосується екстремальних температур, ефективно працюючи від -40°C до 80°C. Вони розряджаються на понад 100% номінальної ємності за високих температур (55°C і 80°C) і зберігають понад 70% своєї номінальної ємності при -40°C. Вони також підтримують зарядку при -20°C з майже 100% ефективністю.

З точки зору продуктивності при низьких температурах натрієво-іонний акумулятор перевершує як LFP, так і свинцево-кислотні акумулятори. При -20°C натрієво-іонна батарея зберігає близько 90% своєї ємності, тоді як батареї LFP падають до 70%, а свинцево-кислотні батареї лише до 48%.

Криві розряду натрій-іонної батареї (ліворуч), LFP-батареї (посередині) і свинцево-кислотної батареї (праворуч) при різних температурах

1.1.2 Виняткова продуктивність іонно-натрієвої батареї

Іони натрію завдяки меншому стоксовому діаметру та меншій енергії сольватації в полярних розчинниках мають вищу електропровідність порівняно з іонами літію. Діаметр Стокса — це міра розміру кулі в рідині, яка осідає з тією ж швидкістю, що й частинка; менший діаметр забезпечує швидший рух іонів. Нижча енергія сольватації означає, що іони натрію можуть легше скидати молекули розчинника на поверхню електрода, посилюючи дифузію іонів і прискорюючи кінетику іонів в електроліті.

Порівняння розмірів сольватованих іонів і енергії сольватації (кДж/моль) натрію та літію в різних розчинниках

Така висока провідність електроліту забезпечує вражаючу продуктивність. Натрій-іонний акумулятор може заряджатися до 90% лише за 12 хвилин — швидше, ніж літій-іонні та свинцево-кислотні акумулятори.

Порівняння продуктивності швидкої зарядки

1.1.3 Високі показники безпеки натрієво-іонної батареї в екстремальних умовах

Літій-іонні батареї можуть бути схильні до перегріву за різних агресивних умов, таких як механічне зловживання (наприклад, розчавлення, проколювання), електричне зловживання (наприклад, коротке замикання, надмірне заряджання, надмірне розрядження) і термічне зловживання (наприклад, перегрів). . Якщо внутрішня температура досягає критичної позначки, це може спровокувати небезпечні побічні реакції та спричинити надмірне нагрівання, що призведе до термічної втечі.

З іншого боку, натрієво-іонна батарея не показала тих самих проблем із розбігом тепла під час тестів безпеки. Вони пройшли перевірку на перезаряд/розряд, зовнішнє коротке замикання, високотемпературне старіння та випробування на зловживання, такі як роздавлювання, проколювання та вплив вогню, без ризиків, пов’язаних з літій-іонними батареями.

2.2 Економічні рішення для різних застосувань, розширення ринкового потенціалу

Натрієво-іонний акумулятор сяє з точки зору економічної ефективності в різних сферах застосування. Вони перевершують свинцево-кислотні батареї в кількох сферах, що робить їх привабливою заміною на таких ринках, як невеликі електросистеми для двоколісних автомобілів, автомобільні системи старт-стоп і телекомунікаційні базові станції. Завдяки покращенню продуктивності циклу та зниженню витрат завдяки масовому виробництву, іонно-натрієва батарея також може частково замінити батареї LFP в електромобілях класу A00 і сценаріях зберігання енергії.

Застосування натрій-іонного акумулятора

• Двоколісні малі енергетичні системи:Натрієво-іонна батарея пропонує кращу вартість життєвого циклу та щільність енергії порівняно зі свинцево-кислотними батареями.
• Автомобільні системи старт-стоп:Їх відмінна продуктивність при високих і низьких температурах, а також чудовий термін служби, добре відповідають вимогам до автомобільних систем старт-стоп.
• Базові станції телекомунікацій:Висока безпека та стійкість до надмірного розряду роблять натрієво-іонний акумулятор ідеальним для підтримки живлення під час відключень.
• Зберігання енергії:Натрієво-іонні батареї добре підходять для зберігання енергії завдяки їх високій безпеці, відмінним температурним характеристикам і тривалому циклу експлуатації.
• Електричні транспортні засоби класу A00:Вони забезпечують економічно ефективне та стабільне рішення, яке відповідає потребам у щільності енергії для цих транспортних засобів.

2.2.1 Електричні транспортні засоби класу A00: вирішення проблеми коливань цін LFP через вартість сировини

Електромобілі класу A00, також відомі як мікроавтомобілі, розроблені таким чином, щоб бути економічно ефективними з компактними розмірами, що робить їх ідеальними для навігації заторами та пошуку паркувальних місць у людних місцях.

Для цих транспортних засобів вартість акумулятора є суттєвим фактором. Більшість автомобілів класу A00 коштують від 30 000 до 80 000 юанів, орієнтуючись на ринок, чутливий до ціни. З огляду на те, що акумулятори становлять значну частину вартості автомобіля, стабільні ціни на акумулятори мають вирішальне значення для продажів.

Ці мікроавтомобілі зазвичай мають запас ходу менше 250 км, і лише невеликий відсоток пропонує до 400 км. Таким чином, висока щільність енергії не є основною проблемою.

Натрієво-іонна батарея має стабільну вартість сировини, покладаючись на карбонат натрію, який є у великій кількості та менш схильний до коливань цін порівняно з акумуляторами LFP. Їх щільність енергії є конкурентоспроможною для автомобілів класу A00, що робить їх економічно ефективним вибором.

2.2.2 Ринок свинцево-кислотних акумуляторів: натрієво-іонний акумулятор перевершує всі показники, готовий до заміни

Свинцево-кислотні батареї в основному використовуються в трьох сферах застосування: двоколісні невеликі енергетичні системи, автомобільні системи старт-стоп і резервні батареї базових станцій телекомунікацій.

• Двоколісні малі енергетичні системи: Іонно-натрієва батарея забезпечує чудову продуктивність, довший термін служби та вищу безпеку порівняно зі свинцево-кислотними батареями.

• Автомобільні системи старт-стоп: Висока безпека та швидкість заряджання натрієво-іонних акумуляторів роблять їх ідеальною заміною свинцево-кислотним акумуляторам у системах старт-стоп.
• Базові станції телекомунікацій: Натрієво-іонний акумулятор забезпечує кращу продуктивність з точки зору витривалості при високих і низьких температурах, економічності та тривалої безпеки порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами.

Натрієво-іонний акумулятор перевершує свинцево-кислотні акумулятори за всіма параметрами. Здатність ефективно працювати при екстремальних температурах у поєднанні з вищою щільністю енергії та економічною перевагою позиціонує натрій-іонний акумулятор як відповідну заміну свинцево-кислотним акумуляторам. Очікується, що натрій-іонна батарея буде домінувати в міру розвитку технологій і підвищення рентабельності.

Висновок

Пошуки інноваційних рішень для зберігання енергії тривають,Натрієво-іонний акумуляторвиділяються як універсальний і економічно ефективний варіант. Їхня здатність добре працювати в широкому діапазоні температур у поєднанні з вражаючою продуктивністю та розширеними функціями безпеки робить їх сильним суперником на ринку акумуляторів. Іонно-натрієва батарея є практичним і перспективним рішенням для електромобілів класу A00, заміни свинцево-кислотних акумуляторів у малих енергосистемах або підтримки телекомунікаційних базових станцій. Завдяки постійному прогресу та можливому зниженню витрат завдяки масовому виробництву, натрієво-іонна технологія зіграє ключову роль у формуванні майбутнього накопичення енергії