az olyan globális energiaipari vállalatok, mint a Tesla és a Sonnen, óriási, elektromos hálózat méretű lítium-ion akkumulátorokat telepítenek olyan helyekre, mint Ausztrália, Puerto Rico és az Egyesült Államok. Így könnyű lenne feltételezni, hogy a lítium-ion az egyetlen választás az áramszolgáltatók akkumulátorának támogatására. Míg a lítium-ion akkumulátorok az elektrokémiai rács tárolásának 59% – át teszik ki, más akkumulátortechnológiák léteznek. Ezek egyike a nátrium-kén (NaS).
a NaS akkumulátorok a magas hőmérsékletű akkumulátorok kategóriájába tartoznak. Ezt azért hívják, mert magas hőmérsékletre van szükség ahhoz, hogy az anód és a katód anyagok olvadt állapotban maradjanak az akkumulátor működéséhez. Működés közben a kémiai reakció elegendő hőt hoz létre az olvadt állapot fenntartásához. Csak indításkor vagy az akkumulátor üresjáratban van szükség külső fűtésre.
az olvadt nátrium anódként (negatív elektróda) és az olvadt kén katódként (pozitív elektróda) történő használatát először a Ford Motor Company fejlesztette ki az 1960-as években. A nátrium és a kén olvadt állapotban tartásához szükséges 300-350 C Üzemi hőmérséklet, valamint az erősen reaktív nátrium-fém veszélyei veszélyt jelentettek a NAS akkumulátor használatára az elektromos járművekben (EVs) az utakon. Végül a Ford felhagyott az EV-k ötletével.
az NGK világszerte jelentős rácsméretű nátrium-kén (NaS) akkumulátor kapacitást fejlesztett ki. (Kép forrása: NGK)
a japán NGK Insulators kerámia szakember 1989-ben kezdett dolgozni a NaS koncepcióval. Az NGK vékony béta-alumínium-oxid kerámia elektrolit membránt adott az olvadt anyagok közé. A kisülés során a kerámia membrán csak pozitív töltésű nátriumionokat enged át, a negatív olvadt nátriumtól a pozitív olvadt kénig. Töltés közben a folyamat megfordul. A Tokyo Electric Power Company-val (TEPCO) együttműködve az NGK 2002-ben megkezdte a termelést a megújuló energiahálózat támogatására szolgáló kereskedelmi NAS helyhez kötött akkumulátorával.
az NGK további alkalmazásokat talált Japánban a NaS akkumulátorához, beleértve a szélerőművek és más hálózati szolgáltatások terhelésének kiegyenlítését. A technológia elterjedt a világ más részein. A mai napig több mint 300 MW NAS tároló van 170 országban. Ez a teljes elektrokémiai rács tárolásának körülbelül 3% – át teszi ki.
a nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség (IRENA) 2017.októberi villamosenergia-tároló és megújuló energiaforrások jelentése szerint a NaS akkumulátor energiasűrűsége 140 és 300 wattóra/liter (Wh/L) között van. Ez valamivel kevesebb, mint a jelenlegi generációs lítium-ion akkumulátor 500 Wh/L-je. A NaS sokkal hosszabb élettartamot kínál—több mint 5000 töltési és kisütési ciklust. Ez majdnem kétszerese annak, ami egy lítium-ion akkumulátorral lehetséges. A NAS a lítium-ion akkumulátorokhoz képest valamivel alacsonyabb költségeket is kínál (nagyrészt annak köszönhetően, hogy olcsó és bőséges anyagokból készülnek).
a kerámia membrán cseréje
a magas hőmérsékletű akkumulátorok elfogadásának egyik korlátozó tényezője a kerámia membrán törékeny jellege volt az olvadt anód és a katód alkatrészek között. A papírvékony membrán könnyen megsérül, amikor az akkumulátor működik. Most az MIT kutatócsoportja közzétett egy cikket a Nature-ben, amely részletezi egy fémháló használatát a kerámia membrán magas hőmérsékletű elemekben történő cseréjére.
az MIT csapata által alkalmazott megközelítés az volt, hogy a törékeny kerámia membrán funkcióját robusztusabb és rugalmasabb, speciálisan bevont fémhálóval helyettesítik. Különböző anyagokkal való kísérletezés után a legjobb eredményeket titán-nitrid oldattal bevont acélháló alkalmazásával értük el. Ez működőképes, alacsonyabb költségű akkumulátort eredményezett.
a csapat is talált valami váratlant. Az MIT sajtóközleményéből idézve: “a membrán szerepét—szelektíven lehetővé téve bizonyos molekulák átjutását, miközben másokat blokkolt—teljesen más módon töltötte be, elektromos tulajdonságait felhasználva, nem pedig a (kerámia) anyag pórusainak mérete alapján végzett tipikus mechanikus válogatást.”
“ezt áttörésnek tartom” – mondta Donald Sadoway, az MIT professzora az MIT sajtóközleményében. “Az a tény, hogy nátrium-kén típusú akkumulátort vagy nátrium/nikkel-klorid típusú akkumulátort építhet anélkül, hogy törékeny, törékeny kerámiát használna—ez mindent megváltoztat” – mondta.
a lítium-ion akkumulátorok továbbra is a legjobb választás a személyes elektronika és az elektromos járművek számára a belátható jövőben. A magas hőmérsékletű akkumulátorok—különösen az olvadt nátriumot és ként használó akkumulátorok-azonban csökkenthetik a költségeket és javíthatják a megújuló energiaforrásokra támaszkodó energiahálózatok megbízhatóságát.
az akkumulátor témáinak széles skáláját vitatják meg a Szeptember 11-13-I Novi, Michigan-i Akkumulátorkiállításon. Itt van egy Programlista, amely jelzi, hogy mikor kerül sor az egyes bemutatókra.
Kevin Clemens vezető szerkesztő több mint 30 éve ír energetikai, autóipari és közlekedési témákról. Anyagmérnöki és Környezeti Nevelési mesterképzéssel, valamint Gépészmérnöki doktori fokozattal rendelkezik, szakterülete az aerodinamika. Számos földi sebességrekordot állított fel az elektromos motorkerékpárokon, amelyeket műhelyében épített.
a lítium ellátása megfelel-e az akkumulátor igényeinek?
Proton akkumulátor kínálhat lítium-Ion alternatív
egy új ránc a lítium-fém akkumulátor kutatás
akkumulátor fordulat várható Heti, de ez lehet valódi
katód tervezés támogatja tárolási kapacitása magnézium alapú akkumulátorok
Szilícium kiszorítja a szén, hogy javítsa Li-ion akkumulátorok
Észak-Amerika elsőszámú akkumulátor konferencia.
csatlakozzon mélyreható konferencia programunkhoz, ahol több mint 100 technikai megbeszélés található az új akkumulátortechnológiáktól és vegyszerektől a BMS-ig és a hőkezelésig.
Az Akkumulátor Megjelenítése. Szeptember. 11-13, 2018, Novi, MI. Regisztráljon az eseményre,amelynek házigazdája a Design News anyavállalata, az UBM.