Aplikácie a výhody sodíkových iónových batérií

Úvod

V rýchlo sa rozvíjajúcom svete skladovania energie sa sodíkovo-iónové batérie presadzujú ako sľubná alternatíva k tradičným lítium-iónovým a oloveným batériám. Sodíkovo-iónová batéria s najnovším technologickým pokrokom a rastúcim dopytom po trvalo udržateľných riešeniach prináša jedinečný súbor výhod. Vynikajú vynikajúcim výkonom v extrémnych teplotách, pôsobivými rýchlosťami a vysokými bezpečnostnými štandardmi. Tento článok sa ponorí do vzrušujúcich aplikácií sodíkovo-iónových batérií a skúma, ako by mohli nahradiť olovené batérie a čiastočne nahradiť lítium-iónové batérie v špecifických scenároch – a to všetko pri ponúkaní nákladovo efektívneho riešenia.

Kamada Powerje aČína výrobcovia sodíkových iónových batérií, ponukaPredám sodno-iónovú batériua12V 100Ah sodno-iónová batéria, 12V 200Ah sodno-iónová batéria, podporaprispôsobená nano batérianapätie (12V, 24V, 48V), kapacita (50Ah, 100Ah, 200Ah, 300Ah), funkcia, vzhľad atď.

1.1 Viaceré výhody sodno-iónovej batérie

V porovnaní s fosforečnanom lítno-železnatým (LFP) a ternárnymi lítiovými batériami vykazuje sodno-iónová batéria zmes silných stránok a oblastí, ktoré si vyžadujú zlepšenie. Keď sa tieto batérie dostanú do masovej výroby, očakáva sa, že budú žiariť cenovými výhodami vďaka surovinám, vynikajúcemu zachovaniu kapacity pri extrémnych teplotách a výnimočnej rýchlosti. V súčasnosti však majú nižšiu energetickú hustotu a kratšiu životnosť cyklu, čo sú oblasti, ktoré si stále vyžadujú zdokonalenie. Napriek týmto výzvam sodno-iónové batérie predbiehajú olovené batérie v každom ohľade a sú pripravené nahradiť ich, keď sa výroba zväčší a náklady budú klesať.

Porovnanie výkonu sodíkovo-iónových, lítium-iónových a olovených batérií

1.1.1 Vynikajúce zadržanie kapacity sodíkovo-iónovej batérie pri extrémnych teplotách

Sodno-iónové batérie sú špičkou, pokiaľ ide o zvládanie extrémnych teplôt, efektívne fungujú medzi -40 °C a 80 °C. Vybíjajú sa na viac ako 100 % svojej menovitej kapacity pri vysokých teplotách (55 °C a 80 °C) a stále si zachovávajú viac ako 70 % svojej menovitej kapacity pri -40 °C. Podporujú tiež nabíjanie pri -20 °C s takmer 100% účinnosťou.

Pokiaľ ide o výkon pri nízkych teplotách, sodno-iónová batéria prekonáva LFP aj olovené batérie. Pri teplote -20 °C si sodno-iónová batéria udrží približne 90 % svojej kapacity, zatiaľ čo batérie LFP klesnú na 70 % a olovené batérie len na 48 %.

Krivky vybíjania sodíkovo-iónových batérií (vľavo) batérií LFP (v strede) a olovených batérií (vpravo) pri rôznych teplotách

1.1.2 Výnimočný výkon sodíkovo-iónovej batérie

Sodné ióny sa vďaka svojmu menšiemu Stokesovmu priemeru a nižšej solvatačnej energii v polárnych rozpúšťadlách môžu pochváliť vyššou vodivosťou elektrolytu v porovnaní s iónmi lítia. Stokesov priemer je mierou veľkosti gule v tekutine, ktorá sa usadzuje rovnakou rýchlosťou ako častica; menší priemer umožňuje rýchlejší pohyb iónov. Nižšia solvatačná energia znamená, že sodné ióny môžu ľahšie uvoľňovať molekuly rozpúšťadla na povrchu elektródy, čím sa zvyšuje difúzia iónov a zrýchľuje sa kinetika iónov v elektrolyte.

Porovnanie veľkostí solvatovaných iónov a solvatačných energií (KJ/mol) sodíka a lítia v rôznych rozpúšťadlách

Táto vysoká vodivosť elektrolytu vedie k pôsobivému rýchlostnému výkonu. Sodno-iónová batéria sa dokáže nabiť až na 90 % len za 12 minút – rýchlejšie ako lítium-iónové aj olovené batérie.

Porovnanie výkonu pri rýchlonabíjaní

1.1.3 Vynikajúca bezpečnosť sodíkovo-iónovej batérie v extrémnych podmienkach

Lítium-iónové batérie môžu byť náchylné na tepelný únik v rôznych nevhodných podmienkach, ako je mechanické poškodenie (napr. rozdrvenie, prepichnutie), elektrické poškodenie (napr. skrat, prebitie, nadmerné vybitie) a tepelné poškodenie (napr. prehriatie). . Ak vnútorná teplota dosiahne kritický bod, môže vyvolať nebezpečné vedľajšie reakcie a spôsobiť nadmerné teplo, čo vedie k tepelnému úniku.

Na druhej strane sodno-iónová batéria nevykázala v bezpečnostných testoch rovnaké problémy s tepelným únikom. Prešli hodnoteniami na prebitie/vybitie, externé skraty, starnutie pri vysokej teplote a testy zneužitia, ako je rozdrvenie, prepichnutie a vystavenie ohňu bez rizík spojených s lítium-iónovými batériami.

2.2 Nákladovo efektívne riešenia pre rôzne aplikácie, rozširujúce trhový potenciál

Sodíkovo-iónová batéria žiari z hľadiska nákladovej efektívnosti v rôznych aplikáciách. Vo viacerých oblastiach prekonávajú olovené batérie, čo z nich robí atraktívnu náhradu na trhoch, ako sú malé energetické systémy dvojkolesových vozidiel, systémy štart-stop v automobiloch a základňové stanice telekomunikácií. So zlepšením výkonu cyklu a znížením nákladov prostredníctvom hromadnej výroby môže sodno-iónová batéria čiastočne nahradiť batérie LFP v elektrických vozidlách triedy A00 a scenároch skladovania energie.

Aplikácie sodíkovo-iónovej batérie

• Dvojkolesové malé energetické systémy:Sodno-iónová batéria ponúka lepšie náklady na životný cyklus a energetickú hustotu v porovnaní s olovenými batériami.
• Automobilové štart-stop systémy:Ich vynikajúci výkon pri vysokých a nízkych teplotách spolu s vynikajúcou životnosťou dobre zapadajú do požiadaviek automobilového systému štart-stop.
• Telekomunikačné základňové stanice:Vysoká bezpečnosť a tolerancia nadmerného vybitia robí sodíkovo-iónovú batériu ideálnou na udržanie napájania počas výpadkov.
• Skladovanie energie:Sodíkovo-iónové batérie sú vhodné pre aplikácie skladovania energie vďaka ich vysokej bezpečnosti, vynikajúcemu teplotnému výkonu a dlhej životnosti.
• Elektrické vozidlá triedy A00:Poskytujú nákladovo efektívne a stabilné riešenie, ktoré spĺňa požiadavky na energetickú hustotu týchto vozidiel.

2.2.1 Elektrické vozidlá triedy A00: Riešenie problému kolísania cien LFP v dôsledku nákladov na suroviny

Elektrické vozidlá triedy A00, známe aj ako mikroautá, sú navrhnuté tak, aby boli nákladovo efektívne s kompaktnými rozmermi, vďaka čomu sú ideálne na navigáciu v premávke a hľadanie parkovania v preplnených oblastiach.

Pre tieto vozidlá sú významným faktorom náklady na batérie. Väčšina áut triedy A00 má cenu od 30 000 do 80 000 CNY, pričom sa zameriavajú na trh citlivý na cenu. Vzhľadom na to, že batérie tvoria podstatnú časť nákladov vozidla, stabilné ceny batérií sú pre predaj kľúčové.

Tieto mikroautá majú zvyčajne dojazd pod 250 km, pričom len malé percento ponúka dojazd do 400 km. Vysoká hustota energie teda nie je prvoradým problémom.

Sodno-iónová batéria má stabilné náklady na suroviny, pričom sa spolieha na uhličitan sodný, ktorý je bohatý a menej podlieha cenovým výkyvom v porovnaní s batériami LFP. Ich energetická hustota je konkurencieschopná pre vozidlá triedy A00, čo z nich robí cenovo výhodnú voľbu.

2.2.2 Trh s olovenou batériou: Sodná iónová batéria prevyšuje vo všeobecnosti, je pripravená na výmenu

Olovené batérie sa primárne používajú v troch aplikáciách: malé energetické systémy dvojkolesových vozidiel, systémy štart-stop v automobiloch a záložné batérie základňových staníc telekomunikácií.

• Dvojkolesové malé energetické systémy: Sodno-iónová batéria ponúka vynikajúci výkon, dlhšiu životnosť cyklu a vyššiu bezpečnosť v porovnaní s olovenými batériami.

• Automobilové štart-stop systémy: Vysoká bezpečnosť a rýchle nabíjanie sodno-iónových batérií z nich robí ideálnu náhradu za olovené batérie v systémoch štart-stop.
• Telekom základňové stanice: Sodno-iónová batéria poskytuje lepší výkon z hľadiska odolnosti pri vysokých a nízkych teplotách, nákladovej efektívnosti a dlhodobej bezpečnosti v porovnaní s olovenými batériami.

Sodíkovo-iónová batéria prekonáva olovené batérie vo všetkých aspektoch. Schopnosť efektívne pracovať v extrémnych teplotách, spojená s vyššou hustotou energie a výhodnými nákladmi, stavia sodno-iónovú batériu ako vhodnú náhradu za olovené batérie. Očakáva sa, že sodíkovo-iónová batéria bude dominovať, pretože technológia dospieva a zvyšuje sa nákladová efektívnosť.

Záver

Ako pokračuje hľadanie inovatívnych riešení skladovania energie,Sodno-iónová batériavyniknúť ako všestranná a nákladovo efektívna možnosť. Ich schopnosť dobre fungovať v širokom rozsahu teplôt v kombinácii s pôsobivými rýchlosťami a vylepšenými bezpečnostnými funkciami ich stavia ako silného konkurenta na trhu batérií. Či už ide o napájanie elektrických vozidiel triedy A00, výmenu olovených batérií v malých energetických systémoch alebo podporu telekomunikačných základňových staníc, sodíkovo-iónová batéria ponúka praktické a perspektívne riešenie. S neustálym pokrokom a potenciálnym znižovaním nákladov prostredníctvom hromadnej výroby má sodíkovo-iónová technológia zohrávať kľúčovú úlohu pri formovaní budúcnosti skladovania energie.