État de l'application des nouvelles batteries à énergie et analyse de leur développement (IV)

Shaine Bbatterie

Introduction

Avec l'attention croissante portée aux questions énergétiques dans le monde, de nouveaux énergie les technologies de batteries sont progressivement devenues la priorité absolue de la recherche scientifique et du développement industriel dans divers pays dans le contexte de la transition énergétique et du développement durable. Des batteries lithium-ion traditionnelles aux piles à combustible à hydrogène plus avant-gardistes, en passant par les batteries à flux liquide, etc., différents types de batteries ont montré un large éventail de perspectives d'application dans les domaines du stockage d'énergie et des véhicules électriques. Cependant, il y en a aussi beaucoup défis et limites, tels que la densité énergétique, la durée de vie et le coût. Afin de mieux promouvoir le développement de nouvelles sources d'énergie, cette série évaluera de manière exhaustive les avantages, les inconvénients et les scénarios d'application de chaque type de nouvelle technologie de batterie grand public, fournira des références et des conseils précieux aux chercheurs et aux praticiens industriels, promouvra l'innovation continue dans ce domaine, et contribuer au développement durable de l’énergie mondiale.

Article principal

Les batteries sodium-ion fonctionnent selon un principe similaire aux batteries lithium-ion, où le transfert de charge est réalisé par la désentrée et l'intégration des ions sodium. Il existe deux principaux types de piles sodium-ion : les piles flexibles et les piles bouton. Les batteries souples se caractérisent par une charge élevée de matériaux positifs et négatifs et de matériaux d'encapsulation pour film aluminium-plastique, couramment utilisés dans les entreprises et les produits d'entreprise ; La pile bouton est actuellement utilisée dans les laboratoires et les instituts de recherche.

L’orientation future du développement de la batterie sodium-ion est directement liée à ses caractéristiques. En termes de densité énergétique, la densité énergétique des cellules de batterie sodium-ion est généralement de 105 à 150 Wh/kg, tandis que la densité énergétique des cellules de batterie lithium-ion est généralement comprise entre 120 et 180 Wh/kg, pour la teneur plus élevée en Ni du système ternaire. que 230wh/kg. Évidemment, les batteries sodium-ion ne sont pas aussi performantes que les batteries ternaires au lithium, mais pour les batteries lithium fer phosphate 120-200wh/kg et les batteries plomb-acide 35-45wh/kg.

En termes de plage de température de fonctionnement et de sécurité. Les batteries sodium-ion ont une large plage de températures de fonctionnement, généralement de -40 ℃ à 65 ℃. Alors que la plage de fonctionnement de la batterie lithium-ion ternaire est généralement de -20 ℃ ~ 60 ℃. Les performances des batteries lithium-ion diminuent après être tombées en dessous de 0℃. En revanche, le taux de rétention SOC des batteries sodium-ion est supérieur à 80 % à -20 ℃. En termes d'emballement thermique, les batteries sodium-ion ont une résistance interne plus élevée que les batteries lithium-ion et sont moins susceptibles de chauffer lors d'un court-circuit, offrant ainsi un niveau de sécurité plus élevé.

En termes de performances de multiplication, sLes performances du multiplicateur de charge et de décharge de la batterie odium-ion, et les ions sodium dans les électrodes positives et négatives, l'électrolyte, ainsi que l'interface entre eux au niveau de la capacité de migration sont directement liés à tous les facteurs affectant le taux de migration des ions sodium (ceux-ci influençant facteurs peuvent également être assimilés à la résistance interne de la batterie), affectera les performances du multiplicateur de charge et de décharge des batteries sodium-ion. De plus, le taux de dissipation thermique interne de la batterie est également un facteur important affectant les performances de multiplication. Si le taux de dissipation thermique est lent, la chaleur accumulée pendant la charge et la décharge de grande multiplication ne peut pas être transférée, ce qui affectera sérieusement la sécurité et la durée de vie de la batterie sodium-ion. La structure cristalline du matériau de la cathode sodium-ion a de bonnes performances de multiplication et peut bien répondre au stockage d'énergie et à l'alimentation électrique à grande échelle. En termes de vitesse de charge, les batteries sodium-ion peuvent être complètement chargées en seulement 10 minutes, contre au moins 40 minutes pour les batteries ternaires au lithium et 45 minutes pour les batteries au lithium fer phosphate.

En termes de performances techniques, les défauts des batteries sodium-ion se reflètent principalement dans la densité énergétique et la durée de vie. Pour edensité énergétique, batteries sodium-ion dans la gamme 100-150 Wh/kg, batteries lithium-ion dans la gamme 120-180 Wh/kg ; pour Durée de vie, batteries sodium-ion 2000 fois, batteries lithium-ion 2500 ~ 3000 fois. Dans la chaîne industrielle, pour les constructeurs automobiles, avec l'avancement des matériaux pour batteries sodium-ion, il sera plus largement utilisé à court terme sur le marché électrique pur d'entrée de gamme avec a portée plus courte. Ses excellents avantages en matière de basses températures et de coûts peuvent aider les constructeurs automobiles à améliorer leur bénéfice brut et à pénétrer un marché plus large. Pendant ce temps, sous la tendance de l'effet d'échelle, l'effet de réduction des coûts de l'ion sodiums est encore souligné, et son taux de pénétration sur le marché du stockage d'énergie augmentera également.