Analyse de la recherche sur les nouvelles énergies sur les batteries au sel de sodium

Introduction à la source de la technologie des batteries au sel de sodium

De 1967 à 1982, la British Railway recherche une batterie sodium-nickel, et en 1982, le Beta Institute a été créé au Royaume-Uni pour réaliser la production en série de cette batterie de recherche ;

De 1987 à 1997, la recherche sur les voitures particulières électriques a fait cinq ans de tests de durée de vie de cent mille kilomètres, puis il n'y a pas eu de gros problème ;

En 1999, MES-DEA a acquis la technologie du Beta Research Institute et a lancé la production en série.

En 2001, GE aux États-Unis a procédé à une évaluation de la technologie de stockage d'énergie. Après une longue période d'exploration, il a été constaté que la batterie sodium-nickel était une excellente batterie de stockage d'énergie. En 2007, GE a acquis le Beta Research Institute au Royaume-Uni et en 2012, GE a achevé la construction de l'usine.

En 2017, Chilwee a créé Zhejiang AMPower Co., Ltd. en avril 2019, qui a lancé la première entreprise de production de masse en Chine.

Au début de la nouvelle année 2023, AMPower a continué de passer une grosse commande qui a vendu plus de 290 groupes de batteries, ce qui constitue un bon début !

Itinéraire de traitement de la batterie au sel de sodium

Ce type de batterie est également appelé batterie au sodium tout solide. Dans le système de batterie, l’électrode négative est en sodium métallique et l’électrode positive est en chlorure de nickel. Le premier électrolyte est la bêta-alumine et l’autre est un sel inorganique, le tétrachloroaluminate de sodium. La température de fonctionnement est d'environ 250 à 350 degrés. Les ions sodium migrent d'avant en arrière à travers le diaphragme d'électrolyte solide pour réaliser le gain et la perte de la batterie, et enfin réaliser la charge et la décharge. C'est le mécanisme de la batterie. La réaction à l'exécution est la suivante :

Lorsqu’une batterie est chargée, les électrons circulent du positif vers le négatif. Les ions sodium contenus dans le sel (chlorure de sodium) migrent à travers l'électrode en céramique solide vers la borne négative du réservoir. Les ions chlorure restants adhèrent au nickel et forment du chlorure de nickel dans le milieu cathodique. Le sodium forme une couche d'anode fondue à l'extérieur du tube en céramique, qui entre en contact avec le réservoir en acier et la batterie est complètement chargée. Pendant la décharge, les électrons reviennent et le sodium fondu est oxydé en ions Na+, qui sont renvoyés à travers des tubes en céramique solides pour former du chlorure de sodium. Le chlorure de nickel est réduit en nickel métallique. La réaction électrochimique de la batterie est la suivante :

Le parcours technique peut être grossièrement classé comme suit :

Le matériau de la cathode de la batterie sodium-nickel est constitué de chlorure de sodium solide et de particules de nickel, le diaphragme est un tube en céramique et l'électrolyte est du tétrachloroaluminate de sodium, qui sont tous très courants, le coût est donc très faible.

Deuxièmement, en l’absence de réactions chimiques, le sodium monomère n’est pas produit ; Il n'y a pas d'acides ou d'autres solvants organiques à l'intérieur de la batterie, la batterie sodium-nickel est donc non toxique et ne présente aucun danger pour l'environnement.

Généralement, la densité énergétique de la batterie relativement sûre sera relativement faible, la densité énergétique du volume de la batterie sodium-nickel peut atteindre 400Wh/L, proche du lithium ternaire ; La densité énergétique pondérale peut atteindre 160 Wh/kg, et la densité énergétique pondérale après groupe peut atteindre 110-120Wh/kg, ce qui est similaire au niveau de matériau phosphate de fer lithium. La batterie sodium-nickel est une bonne alternative à la batterie lithium fer phosphate actuellement utilisée dans le stockage d’énergie à grande échelle.

En termes de durée de vie, les batteries sodium-nickel sont également conçues pour le stockage d'énergie. Son énergie spécifique individuelle atteint 135 wattheures par kilogramme, sa durée de vie est 2 à 5 fois supérieure à celle d'une batterie au lithium, sa durée de vie 80 % DOD est jusqu'à 7 500 fois, après la composition du système, le volume est plus de 50 % plus petit. que le système de batterie au lithium, le coût du cycle de vie complet est 50 % inférieur à celui de la batterie au lithium.

Avantage de la batterie au sel de sodium

(1) Coût, sans utilisation de métaux coûteux, tels que le cuivre, le lithium et le cobalt. Au lieu de cela, il utilise des électrolytes céramiques solides et du sel de sodium commun. C’est abondant, c’est facile à obtenir, il n’y a aucun problème de chaîne d’approvisionnement et c’est bon marché.

(2) Haute sécurité, pas besoin de protection de sécurité au niveau des cellules ni de dispositif d'extinction d'incendie, car la batterie interne est composée de sel inorganique, de métal inorganique, de sodium, de nickel, l'électrolyte solide est de l'alumine, contrairement au lithium à l'intérieur de l'électrolyte, l'existence de la matière organique, nous sommes la matière inorganique existe, il n'y a pas de matière brûlante. La batterie ne brûlera ni n’explosera en aucun cas. C'est la plus grande fonctionnalité de la batterie.

(3) Bonne tolérance environnementale, la batterie a une très bonne tolérance aux tests de température, de capacité et d'énergie à moins 40 degrés, peut libérer 100,9 % de la température ambiante ; Le test de capacité et d'énergie à +60 degrés peut libérer 101,6 % de la température ambiante ; Les batteries au sodium peuvent donc être utilisées dans le désert, dans des climats très très chauds comme dans des climats très très froids.

(4) Longue durée de vie. La technologie la plus importante de la batterie est un électrolyte solide, la bêta-alumine, qui agit comme un électrolyte et un diaphragme. D'un autre côté, une bonne technique consiste à combiner l'électrode positive et l'électrode négative et à transformer des particules dans le tube en céramique. En termes de durée de vie de la batterie, les Britanniques ont effectué 80 % des tests du DOD, et après 3 500 semaines, il restait probablement plus de 90 % d'énergie. La durée de vie normale d'un module de batterie est supérieure à 4 500 fois. Selon la situation de test existante, la durée de vie de la batterie est prévue. Si c'est 2 heures, la durée de vie de la batterie est estimée à 6,000 fois, 3 heures équivaut à 10,000 fois, 8 heures équivaut à 25,000 fois.

Le deuxième aspect des performances de surcharge et de libération est meilleur, le processus de surcharge et de libération, le matériau généré est la batterie elle-même, soit la matière active, soit la matière première de la batterie, la matière première se produira dans le cas d'une réaction composée à haute température, et devient substance active.

Le troisième aspect de la résistance aux courts-circuits est bon, le lithium-ion provoquera un contrôle thermique du module de batterie en raison d'un court-circuit ; Lorsque le tube en céramique de la batterie au sel de sodium est cassé et court-circuité, le sodium métallique et le tétrachlorochlorate de sodium de l'électrolyte réagissent pour former de l'aluminium. L'espace entre les fissures du tube en céramique est rempli d'aluminium pour empêcher la réaction d'aller plus loin, et les électrodes positives et négatives sont conductrices. De cette manière, la batterie en court-circuit équivaut à un conducteur, et la tension de l'ensemble du module de batterie équivaut à une chute de tension d'une cellule de 2,58 volts. De plus, 5 à 10 % des modules de batterie peuvent tomber en panne et le module peut être utilisé normalement dans la plage de défaillance de la cellule.