Globální energetické firmy, jako je Tesla a Sonnen chytit titulky pro instalaci obrovský, power-grid-scale lithium-iontová baterie v místech, jako je Austrálie, Puerto Rico a USA. Bylo by tedy snadné předpokládat, že lithium-ion je jedinou volbou pro baterii, podporu výkonu služby. Zatímco lithium-iontové baterie představují 59% elektrochemického ukládání do sítě, existují i jiné technologie baterií. Jedním z nich je síra sodná (NaS).
nas baterie spadají do kategorie nazývané vysokoteplotní baterie. Říká se tomu proto, že pro udržení anodových a katodových materiálů v roztaveném stavu je zapotřebí zvýšené teploty, aby baterie fungovala. V provozu chemická reakce, která probíhá, vytváří dostatek tepla pro udržení roztaveného stavu. Externí vytápění musí nastat pouze při spuštění nebo při nečinnosti baterie.
použití roztaveného sodíku jako anoda (záporná elektroda) a roztavená síra jako katoda (kladná elektroda) byl nejprve vyvinut společností Ford Motor Company v roce 1960. Provozní teploty 300 až 350°C—je potřeba udržet sodíku a síry v roztaveném stavu—spolu s nebezpečím vysoce reaktivní kovový sodík, které představují nebezpečí pro použití v NaS baterie v elektrických vozidlech (Ev) na silnicích. Nakonec Ford opustil myšlenku na EVs.
NGK vyvinula po celém světě významnou kapacitu baterií sodné síry (NaS). (Zdroj obrázku: NGK)
specialista na keramiku NGK izolátory v Japonsku začal pracovat s konceptem NaS v roce 1989. NGK přidal mezi roztavené materiály tenkou keramickou elektrolytovou membránu Beta oxidu hlinitého. Během výboje umožňuje keramická membrána procházet pouze pozitivně nabitými sodnými ionty, od negativního roztaveného sodíku po pozitivní roztavenou síru. Během nabíjení je proces obrácen. Ve spolupráci s Tokyo Electric Power Company (TEPCO) vstoupila NGK do výroby se svou komerční stacionární baterií NaS pro podporu sítě obnovitelných zdrojů energie v roce 2002.
společnost NGK našla v Japonsku další aplikace pro svou baterii NaS, včetně vyrovnávání zatížení na větrných farmách a dalších službách sítě. Technologie se rozšířila do dalších částí světa. K dnešnímu dni je v provozu více než 300 MW úložiště NaS ve 170 zemích. To představuje asi 3% celkového skladování elektrochemické mřížky.
Podle Mezinárodní Agentury pro Obnovitelné zdroje Energie (IRENA) v říjnu 2017 Skladování Elektrické energie a Obnovitelných zdrojů energie zpráva, hustota energie z NaS baterie je mezi 140 a 300 watt-hodin/litr (Wh/L). To je o něco méně než 500 Wh/L lithium-iontové baterie současné generace. NaS nabízí mnohem delší životnost-více než 5 000 nabíjecích a vybíjecích cyklů. To je téměř dvojnásobek toho, co je možné s lithium-iontovou baterií. NaS také nabízí mírně nižší náklady (hlavně kvůli tomu, že jsou vyrobeny z levných a hojných materiálů) ve srovnání s lithium-iontovými bateriemi.
Výměna Keramické Membrány
Jedním z limitujících faktorů pro přijetí na vysokou teplotu baterie byla křehká povaha keramické membrány mezi roztavené anodě a katodě komponenty. Papírová membrána se snadno poškodí, když je baterie v provozu. Nyní výzkumná skupina na MIT zveřejnila článek v Nature, který podrobně popisuje použití kovové sítě k nahrazení keramické membrány ve vysokoteplotních bateriích.
přístupu MIT tým byl nahradit funkci křehké keramické membrány s více robustní a flexibilní, speciálně potažené kovové pletivo. Po experimentování s různými materiály byly nejlepší výsledky dosaženy za použití ocelové sítě potažené roztokem nitridu titanu. Výsledkem byla funkční, levnější baterie.
tým také našel něco nečekaného. Cituji z MIT Tiskové zprávě, „membrány hrál svou roli—umožňuje selektivně určité molekuly projít, zatímco blokuje ostatní—zcela jiným způsobem, pomocí jeho elektrické vlastnosti, spíše než typické mechanické třídění na základě velikosti pórů v (keramických) materiálů.“
„považuji to za průlom,“ uvedl profesor MIT Donald Sadoway v tiskové zprávě MIT. „Skutečnost, že si můžete postavit sodík-síra typ baterie, nebo sodík/nikl-chlorid typ baterie, aniž by se uchýlil k použití křehké, křehké keramické—to všechno mění,“ řekl.
Lithium-iontové baterie zůstanou v dohledné budoucnosti nejlepší volbou pro osobní elektroniku a pro napájení elektrických vozidel. Potenciál pro vysokoteplotní baterie—zejména ty, které používají roztavený sodík a síru—by však mohl pomoci snížit náklady a zlepšit spolehlivost energetických sítí, které se spoléhají na obnovitelné zdroje energie.
široká škála témat baterií bude projednána na výstavě baterií 11. a 13. Září v Novi v Michiganu. Zde je seznam programů s uvedením, kdy se bude každá prezentace konat.
Senior Editor Kevin Clemens píše o energetice, automobilovém průmyslu a dopravě více než 30 let. Má magisterské tituly v materiálovém inženýrství a environmentální výchově a doktorát ve strojírenství se specializací na aerodynamiku. Vytvořil několik světových rychlostních rekordů na elektrických motocyklech, které postavil ve své dílně.
bude dodávka lithia splňovat požadavky na baterie?
Proton Baterie by Mohla Nabídnout Lithium Ion, Alternativní
novinka v Lithium Kovové Baterie, Výzkum
Baterie Revoluce Jsou Předpokládané Týdenní, Ale Tohle By mohlo Být Skutečné
Katoda Design Podhlavníky Skladovací Kapacity Hořčíku na Bázi Baterií
Silicon Vystrnadí Oxid Zlepšit Li-ion Baterie
Severní Amerika Premiér Baterie Konference.
Připojte se k naší in-hloubka program konference s více než 100 odborných diskusí k tématům z nových bateriových technologií a chemie pro BMS a řízení teploty.
Zobrazení Baterie. Září. 11-13, 2018, v Novi, MI. Zaregistrujte se na akci, hostitelem mateřské společnosti UBM Design News.