Thông tin cơ bản về pin natri ion
Natri kim loại là một kim loại nhóm IA giống như liti, và nó cũng là kim loại nhóm IA nhẹ thứ hai sau liti. Nếu bạn muốn thử thách pin mật độ năng lượng cao, ngoài lithium, lựa chọn tiếp theo phải là natri.
Vì natri và liti chỉ có một electron ở lớp ngoài cùng nên tính chất hóa học của cả hai cũng tương tự nhau. Trong thế kỷ trước, người ta đã phát hiện ra rằng pin natri-ion, giống như pin lithium-ion, cũng có thể được tạo ra để dựa vào các ion trong các điện cực dương và âm. Pin ghế bập bênh liên tục chuyển động, sạc và xả. Tuy nhiên, do những hạn chế về mặt kỹ thuật, pin natri-ion đã không được thương mại hóa sớm như pin lithium-ion.
Cụ thể, cấu trúc chính và quy trình sản xuất pin natri-ion rất giống với pin lithium-ion và thậm chí dây chuyền sản xuất pin lithium-ion hiện có cũng có thể được điều chỉnh một chút để sản xuất pin natri-ion.
Tại sao thúc đẩy pin ion natri?
Lý do cho sự xuất hiện của pin natri-ion là để bù đắp những nhược điểm của pin lithium-ion. Ưu điểm của cái trước như sau:
1) Nguồn tài nguyên phong phú, hàm lượng natri kim loại trong lớp vỏ gấp 440 lần so với lithium kim loại và trữ lượng toàn cầu rất dồi dào.
2) Hiệu suất an toàn tuyệt vời, lithium có trọng lượng phân tử nhỏ và hoạt tính cao, trong khi natri có trọng lượng phân tử lớn nên ổn định hơn.
3) Nhiệt độ và tốc độ thấp tuyệt vời. Năng lượng hòa tan của các ion natri thấp hơn so với các ion lithium, do đó, việc khử xen kẽ và xen kẽ trong các điện cực dương và âm dễ dàng hơn, có hiệu suất và hiệu suất tốc độ ở nhiệt độ thấp tốt hơn so với pin lithium-ion.
4) Tương thích với thiết bị pin lithium hiện tại, các công ty pin lithium-ion được chuyển đổi thành công ty pin natri-ion và hầu hết các thiết bị có thể được chia sẻ, do đó giảm đáng kể chi phí thay thế dây chuyền sản xuất.
5) Cực dương có thể sử dụng bộ thu dòng lá nhôm. Lithium sẽ tạo thành hợp kim nhôm-lithium dạng bột với nhôm ở điện thế thấp. Do đó, pin lithium ion phải sử dụng lá đồng đắt tiền hơn và nặng hơn làm bộ thu dòng điện cực dương, nhưng không tồn tại natri. Vấn đề là lá nhôm được sử dụng làm bộ thu dòng cực dương, có thể giảm chi phí sản xuất và tăng mật độ năng lượng trọng lượng.
6) Nồng độ muối của chất điện phân thấp và đường kính của các ion natri nhỏ hơn so với các ion lithium. Do đó, nồng độ muối natri thấp hơn có thể tạo ra độ dẫn điện tương tự như độ dẫn điện của muối lithium 1mol/L.
Tất nhiên, pin ion natri cũng có những nhược điểm cố hữu:
1) Các ion natri quá lớn nên mật độ năng lượng của pin thấp;
2) Cơ sở vật chất hỗ trợ ngành chưa hoàn chỉnh, chưa có nhiều DN có khả năng cung ứng theo lô.
Giới thiệu về vật liệu tích cực và tiêu cực
Vật liệu cực âm là oxit trắng và nhiều lớp của Phổ, dung lượng gram đã đạt 160mAh/g, tương đương với vật liệu cực âm hiện tại cho pin lithium-ion.
Trong số đó, Phổ trắng có chứa các nguyên tố như Fe, C, N, Na, v.v. Hình dưới đây giải thích sơ bộ về nguyên lý hoạt động của nó:
Một loại vật liệu phân lớp khác là vật liệu quen thuộc trong ngành công nghiệp pin lithium. Liti cobantate và ternary đều là vật liệu phân lớp. Việc thay thế lithium bằng natri dự kiến sẽ tương tự như các vật liệu được đề cập ở trên.
Vật liệu điện cực âm là carbon cứng cải tiến với dung lượng gram là 350mAh/g, hiệu suất chu kỳ tuyệt vời và chỉ số tổng thể tương đương với than chì chính hiện tại.
Chất điện phân là chất điện phân duy nhất phù hợp với vật liệu dương và âm. Không có sơ đồ ở đây. Chất điện phân phải là một công nghệ độc đáo của pin natri-ion thời Ningde.
Quy trình sản xuất tương thích với pin lithium
Đây là một thông tin rất quan trọng sẽ trực tiếp quyết định quy mô phát triển của pin natri-ion trong tương lai. Với nhiều người hơn trên đường đua, chuỗi ngành có thể phát triển tốt hơn. Ví dụ ngược lại là pin nhiên liệu hydro ở Little Japan. Trung Quốc và Hoa Kỳ không chơi với anh ta. Một số hai mươi năm đã thất bại.
Mật độ năng lượng đơn 160Wh/L
Tiến sĩ Huang Qisen nhấn mạnh đây là mật độ năng lượng cao nhất thế giới hiện nay. Mặc dù mật độ năng lượng vẫn còn một khoảng cách nhất định so với pin lithium iron phosphate, nhưng nó cũng cao hơn mức dự đoán chung trước đây (≤140Wh/L).
Sạc 80% trong 15 phút ở nhiệt độ phòng
Khả năng sạc nhanh cũng là ưu điểm vốn có của pin natri-ion. Tất nhiên, buổi họp báo không tiết lộ liệu mức sạc nhanh này có đạt được ở mật độ năng lượng cao nhất hay không, cũng như không đề cập đến thông tin tăng nhiệt độ nên hiệu suất sản xuất hàng loạt cuối cùng vẫn cần được quan sát thêm.
Công suất xả -20°C trên 90%
Đây cũng là ưu điểm vốn có của pin natri-ion. Mặc dù tỷ lệ cụ thể không được đề cập, nhưng nó phải mạnh hơn pin lithium-ion hiện tại.
Sử dụng hỗn hợp pin natri ion và pin lithium ion
Phương pháp chia sẻ hỗn hợp này là trọng tâm chính của cuộc họp báo của thời đại Ningde. Dù sao trước đó biểu diễn giới thiệu, cho dù không phát triển đại hội, mọi người cũng biết một chút. Nhưng việc có thể lắp pin natri-ion và pin lithium-ion trên cùng một chiếc ô tô để đạt được khả năng chia sẻ hybrid thực sự đã vượt quá mong đợi của mọi người.
Sau khi trộn và kết hợp, thuật toán chính xác BMS được sử dụng để kiểm soát sự cân bằng của các hệ thống pin khác nhau, để học hỏi từ các thế mạnh của nhau: nó không chỉ tận dụng hiệu suất năng lượng cao và nhiệt độ thấp tuyệt vời của pin natri-ion , nhưng cũng bù đắp cho việc thiếu mật độ năng lượng ở một mức độ nhất định. Điều bất lợi.
Mật độ năng lượng của các sản phẩm thế hệ tiếp theo sẽ đạt 200Wh/L
Các vấn đề khác với pin natri ion
Pin natri ion có đột phá lớn không?
Nguyên lý của pin natri-ion về cơ bản giống như pin lithium-ion. Bởi vậy, đột phá hẳn là không phải ba mươi năm trước. Pin lithium-ion có dung lượng lớn như pin niken-crom và axit chì. Tuy nhiên, bước đột phá 30 năm trước là cấp độ giải thưởng Nobel. Sự thay đổi về pin so với pin lithium-ion đủ để được coi là thay đổi lớn nhất sau khi pin lithium-ion được thương mại hóa.
Điểm nhấn lớn nhất của hội nghị là gì?
Nó phải là công nghệ lai giữa pin natri-ion và pin lithium-ion. Công nghệ này cho phép pin natri-ion dễ dàng bắt kịp sự phát triển nhanh chóng của pin lithium-ion và tiếp tục mở rộng sản xuất. Với đầu ra, lời giải của nhiều bài toán là chuyện đương nhiên.
Các đồng nghiệp có theo dõi không?
Đánh giá từ năng lực nghiên cứu và phát triển của thời đại Ningde, không chắc các đồng nghiệp sẽ theo kịp. Ngay cả khi Ningde nói rằng sự hoàn thiện cơ bản của chuỗi công nghiệp sẽ không phải đến năm 2023, thì việc R&D và sản xuất của các công ty khác có thể mất ít nhất một hoặc hai năm nữa.
Liệu nó có tác động lớn đến chuỗi sản xuất?
Hiện tại, các điện cực dương và âm, chất điện phân và pin lithium-ion của pin natri-ion khá khác nhau. Phải sắp xếp lại, quy hoạch lại lộ trình kỹ thuật của nguyên vật liệu, nhưng có thể chia sẻ dây chuyền sản xuất một cách hợp lý. Theo nội dung buổi họp báo, pin natri-ion có thể thân thiện hơn với việc chia sẻ dây chuyền sản xuất của các công ty sản xuất pin.
Các kịch bản ứng dụng trong tương lai là gì?
Trước buổi họp báo ra mắt, người ta thường dự đoán rằng pin natri ion có thể được sử dụng nhiều hơn trong lưu trữ năng lượng và phương tiện tốc độ thấp do mật độ năng lượng thấp. Đó là giới thiệu ứng dụng của xe khách. Nếu kỷ nguyên Ningde có thể sử dụng tốt hơn công nghệ chia sẻ natri & lithium, thì triển vọng đương nhiên là rất rộng.