Zastosowania i zalety baterii sodowo-jonowych

Wstęp

W szybko rozwijającym się świecie magazynowania energii akumulatory sodowo-jonowe zyskują popularność jako obiecująca alternatywa dla tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych i kwasowo-ołowiowych. Dzięki najnowszym osiągnięciom technologicznym i rosnącemu zapotrzebowaniu na zrównoważone rozwiązania, akumulatory sodowo-jonowe oferują unikalny zestaw zalet. Wyróżniają się doskonałą wydajnością w ekstremalnych temperaturach, imponującymi wydajnościami i wysokimi standardami bezpieczeństwa. W tym artykule szczegółowo opisano ekscytujące zastosowania akumulatorów sodowo-jonowych i zbadano, w jaki sposób mogą one zastąpić akumulatory kwasowo-ołowiowe i częściowo zastąpić akumulatory litowo-jonowe w określonych scenariuszach — a wszystko to przy jednoczesnym zapewnieniu opłacalnego rozwiązania.

Moc KamadyjestChiny Producenci akumulatorów sodowo-jonowych, ofiaraDo sprzedania akumulator sodowo-jonowyIAkumulator sodowo-jonowy 12 V 100 Ah, Akumulator sodowo-jonowy 12 V 200 Ah, wsparciedostosowana bateria Nanonapięcie (12 V, 24 V, 48 V), pojemność (50 Ah, 100 Ah, 200 Ah, 300 Ah), funkcja, wygląd i tak dalej.

1.1 Wiele zalet baterii sodowo-jonowej

W porównaniu z fosforanem litowo-żelazowym (LFP) i trójskładnikowymi akumulatorami litowymi, akumulatory sodowo-jonowe wykazują połączenie mocnych stron i obszarów wymagających poprawy. Oczekuje się, że gdy akumulatory te wejdą do masowej produkcji, zabłysną korzyściami finansowymi dzięki surowcom, doskonałemu zachowaniu pojemności w ekstremalnych temperaturach i wyjątkowej wydajności. Jednakże obecnie charakteryzują się one niższą gęstością energii i krótszym cyklem życia, a są to obszary, które nadal wymagają udoskonalenia. Pomimo tych wyzwań akumulatory sodowo-jonowe pod każdym względem przewyższają akumulatory kwasowo-ołowiowe i są gotowe je zastąpić w miarę wzrostu skali produkcji i spadku kosztów.

Porównanie wydajności akumulatorów sodowo-jonowych, litowo-jonowych i kwasowo-ołowiowych

1.1.1 Utrzymanie doskonałej pojemności akumulatora sodowo-jonowego w ekstremalnych temperaturach

Akumulatory sodowo-jonowe są mistrzami w radzeniu sobie z ekstremalnymi temperaturami i działają efektywnie w zakresie od -40°C do 80°C. Rozładowują się z ponad 100% swojej pojemności znamionowej w wysokich temperaturach (55°C i 80°C) i nadal zachowują ponad 70% swojej pojemności znamionowej w temperaturze -40°C. Obsługują także ładowanie w temperaturze -20°C z niemal 100% wydajnością.

Pod względem wydajności w niskich temperaturach akumulatory sodowo-jonowe przewyższają zarówno akumulatory LFP, jak i akumulatory kwasowo-ołowiowe. W temperaturze -20°C akumulatory sodowo-jonowe zachowują około 90% swojej pojemności, podczas gdy akumulatory LFP spadają do 70%, a akumulatory kwasowo-ołowiowe do zaledwie 48%.

Krzywe rozładowania akumulatorów sodowo-jonowych (po lewej) akumulatorów LFP (w środku) i akumulatorów kwasowo-ołowiowych (po prawej) w różnych temperaturach

1.1.2 Wyjątkowa wydajność akumulatora sodowo-jonowego

Jony sodu, dzięki mniejszej średnicy Stokesa i niższej energii solwatacji w rozpuszczalnikach polarnych, charakteryzują się wyższą przewodnością elektrolitu w porównaniu z jonami litu. Średnica Stokesa jest miarą wielkości kuli w płynie, która osiada z tą samą szybkością co cząstka; mniejsza średnica pozwala na szybszy ruch jonów. Niższa energia solwatacji oznacza, że ​​jony sodu mogą łatwiej usuwać cząsteczki rozpuszczalnika z powierzchni elektrody, zwiększając dyfuzję jonów i przyspieszając kinetykę jonów w elektrolicie.

Porównanie wielkości solwatowanych jonów i energii solwatacji (KJ/mol) sodu i litu w różnych rozpuszczalnikach

Wysoka przewodność elektrolitu zapewnia imponującą wydajność. Akumulator sodowo-jonowy można naładować do 90% w zaledwie 12 minut — szybciej niż akumulatory litowo-jonowe i kwasowo-ołowiowe.

Porównanie wydajności szybkiego ładowania

1.1.3 Doskonałe parametry bezpieczeństwa akumulatora sodowo-jonowego w ekstremalnych warunkach

Baterie litowo-jonowe mogą być podatne na niestabilność termiczną w różnych niekorzystnych warunkach, takich jak uszkodzenia mechaniczne (np. zgniecenie, przebicie), nadużycia elektryczne (np. zwarcia, przeładowanie, nadmierne rozładowanie) i nadużycia termiczne (np. przegrzanie). . Jeśli temperatura wewnętrzna osiągnie punkt krytyczny, może wywołać niebezpieczne reakcje uboczne i spowodować nadmierne ciepło, co prowadzi do niekontrolowanej utraty ciepła.

Z drugiej strony akumulatory sodowo-jonowe nie wykazały w testach bezpieczeństwa takich samych problemów z niekontrolowaną temperaturą. Przeszły oceny pod kątem przeładowania/rozładowania, zwarć zewnętrznych, starzenia w wysokiej temperaturze i testów nadużyć, takich jak zgniatanie, przebijanie i narażenie na ogień, bez ryzyka związanego z akumulatorami litowo-jonowymi.

2.2 Ekonomiczne rozwiązania do różnych zastosowań, poszerzający się potencjał rynkowy

Akumulatory sodowo-jonowe wyróżniają się ekonomicznością w różnych zastosowaniach. W kilku obszarach przewyższają akumulatory kwasowo-ołowiowe, co czyni je atrakcyjnym zamiennikiem na rynkach takich jak małe systemy zasilania dla dwukołowców, samochodowe systemy start-stop i telekomunikacyjne stacje bazowe. Dzięki poprawie wydajności cykli i obniżeniu kosztów w wyniku masowej produkcji akumulatory sodowo-jonowe mogą również częściowo zastąpić akumulatory LFP w pojazdach elektrycznych klasy A00 i scenariuszach magazynowania energii.

Zastosowania baterii sodowo-jonowych

• Dwukołowe małe systemy zasilania:Akumulatory sodowo-jonowe oferują lepszy koszt cyklu życia i większą gęstość energii w porównaniu do akumulatorów kwasowo-ołowiowych.
• Samochodowe systemy Start-Stop:Ich doskonałe działanie w wysokich i niskich temperaturach, wraz z doskonałą żywotnością cykliczną, dobrze odpowiadają wymaganiom dotyczącym uruchamiania i zatrzymywania pojazdów.
• Telekomunikacyjne stacje bazowe:Wysokie bezpieczeństwo i tolerancja na nadmierne rozładowanie sprawiają, że akumulator sodowo-jonowy idealnie nadaje się do utrzymywania zasilania podczas przerw w zasilaniu.
• Magazynowanie energii:Baterie sodowo-jonowe doskonale nadają się do zastosowań związanych z magazynowaniem energii ze względu na ich wysokie bezpieczeństwo, doskonałą wydajność temperaturową i długą żywotność.
• Pojazdy elektryczne klasy A00:Stanowią ekonomiczne i stabilne rozwiązanie, spełniające wymagania w zakresie gęstości energii dla tych pojazdów.

2.2.1 Pojazdy elektryczne klasy A00: rozwiązanie problemu wahań cen LFP ze względu na koszty surowców

Pojazdy elektryczne klasy A00, zwane także mikrosamochodami, zaprojektowano tak, aby były ekonomiczne i miały kompaktowe rozmiary, dzięki czemu idealnie nadają się do poruszania się w ruchu ulicznym i znajdowania miejsc parkingowych w zatłoczonych miejscach.

W przypadku tych pojazdów koszt akumulatora jest istotnym czynnikiem. Większość samochodów klasy A00 kosztuje od 30 000 do 80 000 CNY i jest przeznaczona dla rynku wrażliwego na cenę. Biorąc pod uwagę, że akumulatory stanowią znaczną część ceny pojazdu, stabilne ceny akumulatorów mają kluczowe znaczenie dla sprzedaży.

Te mikrosamochody mają zwykle zasięg poniżej 250 km, a tylko niewielki procent oferuje zasięg do 400 km. Zatem wysoka gęstość energii nie jest głównym problemem.

Baterie sodowo-jonowe mają stabilne koszty surowców, opierając się na węglanie sodu, który występuje w dużych ilościach i jest mniej podatny na wahania cen w porównaniu z akumulatorami LFP. Ich gęstość energii jest konkurencyjna w stosunku do pojazdów klasy A00, co czyni je opłacalnym wyborem.

2.2.2 Rynek akumulatorów kwasowo-ołowiowych: akumulatory sodowo-jonowe osiągają ogólnie lepsze wyniki i są gotowe do wymiany

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są wykorzystywane głównie w trzech zastosowaniach: w pojazdach dwukołowych o małej mocy, w samochodowych systemach start-stop oraz w telekomunikacyjnych bateriach zapasowych stacji bazowych.

• Dwukołowe małe systemy zasilania: Akumulatory sodowo-jonowe zapewniają doskonałą wydajność, dłuższą żywotność i większe bezpieczeństwo w porównaniu do akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

• Samochodowe systemy Start-Stop: Wysokie bezpieczeństwo i szybkość ładowania akumulatorów sodowo-jonowych sprawiają, że są one idealnym zamiennikiem akumulatorów kwasowo-ołowiowych w systemach start-stop.
• Telekomunikacyjne stacje bazowe: Akumulatory sodowo-jonowe zapewniają lepszą wydajność pod względem wytrzymałości w wysokich i niskich temperaturach, opłacalności i długoterminowego bezpieczeństwa w porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi.

Akumulatory sodowo-jonowe przewyższają akumulatory kwasowo-ołowiowe pod każdym względem. Zdolność do efektywnej pracy w ekstremalnych temperaturach, w połączeniu z wyższą gęstością energii i korzyściami finansowymi, sprawia, że ​​akumulator sodowo-jonowy jest odpowiednim zamiennikiem akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Oczekuje się, że w miarę rozwoju technologii i wzrostu opłacalności akumulatory sodowo-jonowe będą dominować.

Wniosek

W miarę ciągłego poszukiwania innowacyjnych rozwiązań w zakresie magazynowania energii,Bateria sodowo-jonowawyróżniają się jako wszechstronna i opłacalna opcja. Ich zdolność do dobrej pracy w szerokim zakresie temperatur, w połączeniu z imponującą wydajnością i ulepszonymi funkcjami bezpieczeństwa, stawia je jako silnego konkurenta na rynku akumulatorów. Niezależnie od tego, czy zasilają pojazdy elektryczne klasy A00, wymieniają akumulatory kwasowo-ołowiowe w małych systemach zasilania, czy wspierają telekomunikacyjne stacje bazowe, akumulatory sodowo-jonowe oferują praktyczne i przyszłościowe rozwiązanie. Dzięki ciągłym postępom i potencjalnym obniżkom kosztów w wyniku masowej produkcji technologia jonów sodu odegra kluczową rolę w kształtowaniu przyszłości magazynowania energii