حالة تطبيق بطارية الطاقة الجديدة وتحليل تطويرها (IV)

Sأوديون Bتعقيم

مقدمة

مع الاهتمام المتزايد بقضايا الطاقة في جميع أنحاء العالم، جديد طاقة أصبحت تقنيات البطاريات تدريجياً الأولوية القصوى للبحث العلمي والتنمية الصناعية في مختلف البلدان في ظل خلفية تحول الطاقة والتنمية المستدامة. من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية إلى خلايا وقود الهيدروجين الأكثر تطلعية، وبطاريات التدفق السائل، وما إلى ذلك، أظهرت أنواع مختلفة من البطاريات نطاقًا واسعًا من آفاق التطبيق في مجالات تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية. لكن، هناك أيضًا الكثير التحديات والقيود، مثل كثافة الطاقة، ودورة الحياة، والتكلفة. لتعزيز تطوير مصادر الطاقة الجديدة بشكل أفضل، ستقوم هذه السلسلة بتقييم شامل للمزايا والعيوب وسيناريوهات التطبيق لكل نوع من تكنولوجيا البطاريات الجديدة السائدة، وتوفير مراجع وإرشادات قيمة للباحثين والممارسين الصناعيين، وتعزيز الابتكار المستمر في هذا المجال، والمساهمة في التنمية المستدامة للطاقة العالمية.

المقال الرئيسي

تعمل بطاريات أيونات الصوديوم على مبدأ مماثل لبطاريات أيونات الليثيوم، حيث يتم نقل الشحنة من خلال منع دخول أيونات الصوديوم ودمجها. هناك نوعان رئيسيان من بطاريات أيون الصوديوم: البطاريات المرنة والبطاريات الزرية. تتميز البطاريات اللينة بالتحميل العالي للمواد الموجبة والسالبة ومواد التغليف لفيلم الألومنيوم والبلاستيك، والتي تستخدم عادة في الشركات ومنتجات الشركات؛ تُستخدم بطارية الزر حاليًا في المختبرات ومعاهد البحوث.

يرتبط اتجاه التطوير المستقبلي لبطارية أيون الصوديوم ارتباطًا مباشرًا بخصائصها. من حيث كثافة الطاقة، تتراوح كثافة طاقة خلية بطارية أيون الصوديوم عادةً بين 105-150 واط ساعة/كجم، في حين تتراوح كثافة طاقة خلية بطارية أيون الليثيوم بشكل عام بين 120-180 واط ساعة/كجم، وذلك بالنسبة لمحتوى النيكل الأعلى في النظام الثلاثي أكثر من 230wh/كجم. من الواضح أن بطاريات أيون الصوديوم ليست جيدة مثل بطاريات الليثيوم الثلاثية، ولكن بالنسبة لبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد 120-200 واط ساعة/كجم وبطاريات الرصاص الحمضية 35-45 واط ساعة/كجم.

من حيث نطاق درجة حرارة التشغيل والسلامة. تتمتع بطاريات أيونات الصوديوم بنطاق كبير لدرجة حرارة التشغيل، عادة -40 درجة مئوية - 65 درجة مئوية. في حين أن نطاق تشغيل بطارية الليثيوم أيون الثلاثية عادة ما يكون -20 درجة مئوية ~ 60 درجة مئوية. ينخفض أداء بطاريات الليثيوم أيون بعد انخفاض درجة الحرارة إلى أقل من 0 درجة مئوية. في المقابل، فإن معدل الاحتفاظ بـ SOC لبطاريات أيون الصوديوم يزيد عن 80% عند -20 درجة مئوية. من حيث الانفلات الحراري، تتمتع بطاريات أيونات الصوديوم بمقاومة داخلية أعلى من بطاريات الليثيوم أيون، وهي أقل عرضة للتسخين أثناء حدوث ماس كهربائي، وبالتالي توفر مستوى أعلى من الأمان.

من حيث أداء الضرب، سأداء شحن وتفريغ بطارية أيون الصوديوم المضاعف، وأيونات الصوديوم في الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، والكهارل، وكذلك الواجهة بينهما عند قدرة الهجرة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بجميع العوامل المؤثرة على معدل هجرة أيونات الصوديوم (هذه العوامل المؤثرة يمكن أيضًا أن تكون العوامل مساوية للمقاومة الداخلية للبطارية)، وسوف تؤثر على الأداء المضاعف للشحن والتفريغ لبطاريات أيونات الصوديوم. بالإضافة إلى ذلك، يعد معدل تبديد الحرارة الداخلية للبطارية أيضًا عاملاً مهمًا يؤثر على أداء الضرب. إذا كان معدل تبديد الحرارة بطيئًا، فلا يمكن نقل الحرارة المتراكمة أثناء الشحن والتفريغ الكبير، مما سيؤثر بشكل خطير على سلامة وعمر بطارية أيون الصوديوم. التركيب البلوري لمادة كاثود أيون الصوديوم يتمتع بأداء مضاعفة جيد ويمكنه الاستجابة بشكل جيد لتخزين الطاقة وإمدادات الطاقة على نطاق واسع. ومن حيث سرعة الشحن، يمكن شحن بطاريات أيون الصوديوم بالكامل خلال 10 دقائق فقط، مقارنة بما لا يقل عن 40 دقيقة لبطاريات الليثيوم الثلاثية و45 دقيقة لفوسفات حديد الليثيوم.

من حيث الأداء الفني، تنعكس عيوب بطاريات أيونات الصوديوم بشكل أساسي في كثافة الطاقة وعمر الدورة. ل هكثافة الطاقة، بطاريات أيون الصوديوم في 100-150 واط ساعة/كجم، بطاريات الليثيوم أيون في 120-180 واط ساعة/كجم؛ ل دورة الحياة، بطاريات أيون الصوديوم 2000 مرة، بطاريات أيون الليثيوم 2500 ~ 3000 مرة. في سلسلة الصناعة، بالنسبة لشركات السيارات، مع تقدم مواد بطاريات أيون الصوديوم، سيتم استخدامها على نطاق أوسع على المدى القصير في سوق الكهرباء النقية للمبتدئين مع a نطاق أقصر. يمكن أن تساعد مزاياها الممتازة في درجة الحرارة المنخفضة والتكلفة شركات السيارات على تحسين إجمالي الربح والدخول إلى سوق أوسع. وفي الوقت نفسه، في ظل اتجاه تأثير الحجم، تأثير خفض التكلفة لأيون الصوديومs تم تسليط الضوء بشكل أكبر، كما سيزداد معدل تغلغلها في سوق تخزين الطاقة.