Introducción a la batería de iones de sodio

¿A principios de julio de 2017, una "empresa de baterías de sodio AquionEnergy quiebra es un desastre causado por baterías de litio? El artículo, la batería de iones de sodio se ha introducido en el campo de visión de la gente. No es difícil encontrar que la investigación y el desarrollo de baterías de iones de sodio ha entrado en un período de intensificación en los últimos seis meses. Aunque aún no ha entrado en comercialización, las baterías de iones de sodio sin duda se han convertido en una "estrella prometedora" bajo la próspera vida de las baterías de litio.

En la actualidad, la batería se utiliza principalmente en los campos de vehículos eléctricos, almacenamiento de energía y electrónica de consumo. Especialmente en los últimos años, el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos y las industrias de almacenamiento de energía, la demanda de baterías, especialmente las de iones de litio, está aumentando, y las baterías de iones de litio se exponen gradualmente. Algunas de sus limitaciones: Primero, el problema de los recursos insuficientes de litio; segundo, el problema del reciclaje de recursos. La aparición de estos problemas prácticos ha obligado a empresas e industrias a elegir un sistema de baterías con reservas más abundantes y materiales más baratos. En la búsqueda constante, el sistema de baterías de iones de sodio ha recibido una atención cada vez mayor por parte de la industria.

El profesor Kyeongjae Cho, especialista en tecnología e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Eric Johnson de la Universidad de Texas en Dallas, dijo: "El litio es caro y tiene recursos minerales limitados. Solo hay unas pocas minas de litio en el mundo. Pero el sodio no existe en los minerales. No se pueden extraer suficientes problemas del agua de mar ".

Xiong Xunhui, profesor asociado de la Escuela de Medio Ambiente y Energía de la Universidad Tecnológica del Sur de China, dijo que el principio de funcionamiento de las baterías de iones de sodio es similar al de las baterías de iones de litio, que utilizan iones para lograr la carga y descarga entre los electrodos positivos y negativos. Sin embargo, el primero es rico en recursos de sodio y de menor costo, y debido a su plataforma de alto voltaje, la seguridad es mayor.

Encontrar el material de electrodo adecuado siempre ha sido la clave para el desarrollo de baterías de iones de sodio.

Recientemente, el material del electrodo negativo de la batería de iones de sodio ha logrado un gran avance. Xiong Xunhui y Liu Meilin, profesor de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto de Tecnología de Georgia, han estado investigando y desarrollando continuamente una mezcla de sulfuro de estroncio comercial y solución de óxido de grafeno y sodio, y luego preparan grafeno modificado y estroncio nanométrico. sulfuro por cristalización controlada y sinterización de material compuesto. La media celda ensamblada a partir del material y la hoja de sodio tiene una tasa de retención de capacidad del 83% después de 900 ciclos de carga y descarga rápida (completada en carga y descarga durante aproximadamente 40 minutos).

Se entiende que el material compuesto tiene un buen rendimiento de ciclo, lo que hace que la aplicación de la batería de iones de sodio sea un gran paso.

Además del material del ánodo, el material del cátodo también es un campo de batalla importante para las baterías de iones de sodio.

Recientemente, con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Ministerio de Ciencia y Tecnología y la Academia de Ciencias de China, los investigadores del grupo de investigación del Laboratorio Nacional Clave de Nanoestructuras y Nanotecnología Moleculares, Instituto de Química, China Academia de Ciencias, Guo Yuguo, investigadores, a través de cálculos y experimentos de teoría de dinámica de materiales, avance La limitación del electrodo positivo de iones metálicos individuales, combinada con las ventajas de varios iones metálicos, obtiene O3-NaFe0.45Co0.5Mg0.05O2 material de cátodo con excelente rendimiento integral.

Se entiende que el método mejora significativamente la estabilidad estructural y la capacidad de retención del material expuesto al aire o incluso sumergido en agua, reduce el costo de almacenamiento del material, promueve su aplicación práctica y diseña un material de cátodo de batería de iones de sodio de alto rendimiento para el futuro. La optimización de la estructura del material proporciona orientación.

Los materiales positivos y negativos continúan viniendo de Jiaxun, entonces, ¿dónde estará el futuro mercado objetivo para las baterías de iones de sodio?

Hu Yongsheng, investigador del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, dijo que en el futuro, las baterías de iones de sodio pueden reemplazar gradualmente las baterías de plomo-ácido, que se utilizan ampliamente en varios vehículos eléctricos de baja velocidad y complementan el litio. Baterías de iones.

En la actualidad, la mayoría de bicicletas eléctricas, triciclos eléctricos e incluso scooters viejos en China usan baterías de plomo-ácido. Sin embargo, debido a los sistemas y canales de reciclaje imperfectos de las baterías de plomo-ácido, la contaminación ambiental es más grave. Aunque las baterías de litio pueden reemplazar las baterías de plomo-ácido, el problema de las reservas de recursos de litio y el menor costo de las baterías de iones de sodio han permitido a Hu Yongsheng apuntar al mercado objetivo de las baterías de iones de sodio al mercado de vehículos eléctricos de baja velocidad. También dijo que en el futuro, las baterías de iones de sodio también brillarán en el almacenamiento de energía.

Con el desarrollo y la investigación de baterías de iones de sodio, muchas empresas han comenzado a organizar baterías de iones de sodio y energía de almacenamiento de sodio, y Chaowei Group es una de ellas.

A principios de 2017, Chaowei Group y General Electric Company ("GE") celebraron una ceremonia de firma del proyecto de empresa conjunta de la batería de sal de sodio Durathon en Changxing, Zhejiang. Las dos partes combinaron sus respectivas industrias y ventajas tecnológicas para establecer conjuntamente una empresa conjunta para expandir el campo de aplicación de las baterías de sal de sodio. Después de años de investigación y desarrollo, se ha comercializado la tecnología de baterías de sal de sodio Durathon. Tiene las características de propiedades de producto estables, alta seguridad (sin quemaduras ni explosiones), alta densidad de energía y larga vida útil. En la actualidad, GE ha construido proyectos de almacenamiento de energía como energía solar, combinación de energía eólica, gestión de picos y estaciones base de comunicación en 25 países de todo el mundo.

Además del Grupo Chaowei, el Instituto de Investigación de Baterías Zhongju de Zhongju Battery lanzó el primer prototipo de sistema de almacenamiento de energía de batería de iones de sodio del mundo en 2015. Sentó las bases para la industrialización de baterías de iones de sodio de almacenamiento de energía doméstica.

Aunque la producción masiva de baterías de iones de sodio lleva tiempo, muchas empresas y unidades de investigación continúan desarrollándose. Al mismo tiempo, las aplicaciones de baterías de iones de sodio también se enfrentan a un problema. Aunque el costo es menor, la densidad energética del sodio es un 20% menor que la del litio. Si no hay ningún avance en esta área, su aplicación también será limitada.

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