Naatriumioonaku rakendused ja eelised

Sissejuhatus

Kiiresti arenevas energia salvestamise maailmas on naatriumioonakud paljulubavad alternatiivina traditsioonilistele liitiumioon- ja pliiakudele. Tehnoloogia uusimate edusammude ja kasvava nõudlusega jätkusuutlike lahenduste järele toovad naatriumioonakud lauale ainulaadsed eelised. Need paistavad silma suurepärase jõudlusega äärmuslikel temperatuuridel, muljetavaldava kiiruse ja kõrgete ohutusstandarditega. Selles artiklis käsitletakse naatriumioonakude põnevaid rakendusi ja uuritakse, kuidas need saaksid teatud stsenaariumides asendada pliiakusid ja osaliselt liitium-ioonakusid, pakkudes samal ajal kuluefektiivset lahendust.

Kamada võimon aHiina naatriumioonakude tootjad, pakkumineMüüa naatrium-ioon akuja12V 100Ah naatriumioon aku, 12V 200Ah naatriumioon aku, tugikohandatud nanoakupinge (12V, 24V, 48V), võimsus (50Ah, 100Ah, 200Ah, 300Ah), funktsioon, välimus ja nii edasi.

1.1 Naatriumioonaku mitmed eelised

Liitiumraudfosfaadi (LFP) ja kolmekomponentsete liitiumpatareide vastu seistes näitab naatriumioonaku tugevusi ja täiustamist vajavaid valdkondi. Kuna need akud liiguvad masstootmisse, on neil eeldatavasti kulukasu tänu toorainele, suurepärasele mahutavuse säilitamisele äärmuslikel temperatuuridel ja erakordselt suure jõudlusega. Praegu on neil aga väiksem energiatihedus ja lühem tsükli eluiga, mis on valdkonnad, mis vajavad veel viimistlemist. Nendele väljakutsetele vaatamata edestavad naatriumioonakud pliiakusid igas mõttes ja on valmis need välja vahetama, kui tootmine suureneb ja kulud vähenevad.

Naatriumioon-, liitiumioon- ja plii-happeakude jõudluse võrdlus

1.1.1 Naatrium-ioonaku ülima mahutavuse säilitamine äärmuslikel temperatuuridel

Naatriumioonaku on äärmuslike temperatuuride talumise meistrid, töötades tõhusalt vahemikus -40 °C kuni 80 °C. Need tühjenevad üle 100% oma nimivõimsusest kõrgel temperatuuril (55 °C ja 80 °C) ja säilitavad siiski üle 70% oma nimivõimsusest -40 °C juures. Samuti toetavad need laadimist temperatuuril -20 °C peaaegu 100% efektiivsusega.

Madalal temperatuuril jõudluse poolest ületab naatriumioonaku nii LFP- kui ka pliiakusid. -20 °C juures säilitavad naatriumioonakud umbes 90% oma mahust, samal ajal kui LFP akud langevad 70%ni ja pliiakud vaid 48%ni.

Naatrium-ioonaku (vasakul) LFP-akude (keskel) ja plii-happeakude (paremal) tühjenemiskõverad erinevatel temperatuuridel

1.1.2 Naatriumioonaku erakordne jõudlus

Tänu väiksemale Stokesi läbimõõdule ja madalamale solvatatsioonienergiale polaarsetes lahustites on naatriumioonidel liitiumioonidega võrreldes suurem elektrolüütide juhtivus. Stokesi läbimõõt on sfääri suuruse mõõt vedelikus, mis settib osakesega samal kiirusel; väiksem läbimõõt võimaldab ioonide kiiremat liikumist. Madalam solvatatsioonienergia tähendab, et naatriumiioonid võivad elektroodide pinnale lahusti molekule kergemini eraldada, suurendades ioonide difusiooni ja kiirendades ioonide kineetikat elektrolüüdis.

Solveeritud ioonide suuruste ja naatriumi ja liitiumi lahustumisenergia (KJ/mol) võrdlus erinevates lahustites

See kõrge elektrolüütide juhtivus tagab muljetavaldava kiiruse. Naatrium-ioonaku saab laadida kuni 90% vaid 12 minutiga – kiiremini kui liitiumioon- ja pliiakud.

Kiirlaadimise jõudluse võrdlus

1.1.3 Naatriumioonaku suurepärane ohutusvõime äärmuslikes tingimustes

Liitiumioonakud võivad mitmesugustes ebasoodsates tingimustes, näiteks mehaanilise väärkasutuse (nt muljumine, läbitorkamine), elektrilise väärkasutuse (nt lühised, ülelaadimine, ületühjenemine) ja termilise kuritarvitamise (nt ülekuumenemine) korral altid termilisele äravoolule. . Kui sisetemperatuur jõuab kriitilise punktini, võib see vallandada ohtlikke kõrvalreaktsioone ja põhjustada liigset kuumust, mis viib termilise põgenemiseni.

Naatriumioonaku seevastu pole ohutustestides samu termilisi probleeme näidanud. Nad on läbinud ülelaadimise/tühjenemise, väliste lühiste, kõrgel temperatuuril vananemise ja väärkasutuse testid, nagu muljumine, läbitorkamine ja tulega kokkupuutumine, ilma liitium-ioonakudega seotud riskideta.

2.2 Kulusäästlikud lahendused erinevatele rakendustele, turupotentsiaali laiendamine

Naatriumioonaku särab kulutõhususe poolest erinevates rakendustes. Need ületavad pliiakusid mitmes valdkonnas, muutes need atraktiivseks asenduseks sellistel turgudel nagu kaherattalised väikesed toitesüsteemid, autode start-stop süsteemid ja telekommunikatsiooni tugijaamad. Tsükli jõudluse paranemise ja masstootmise kaudu kulude vähenemise tõttu võib naatriumioonaku osaliselt asendada LFP akusid ka A00-klassi elektrisõidukites ja energiasalvestusstsenaariumides.

Naatriumioonaku rakendused

• Kaherattalised väikesed jõusüsteemid:Naatriumioonakud pakuvad pliiakudega võrreldes paremaid kulusid ja energiatihedust.
• Autode Start-Stop süsteemid:Nende suurepärane jõudlus kõrgel ja madalal temperatuuril ning suurepärane tsükli eluiga sobivad hästi autode käivitamise ja peatamise nõuetega.
• Telekommunikatsiooni tugijaamad:Kõrge ohutuse ja ülelaadimise taluvus muudavad naatriumioonaku ideaalseks voolu säilitamiseks katkestuste ajal.
• Energia salvestamine:Naatriumioonakud sobivad hästi energiasalvestamiseks tänu oma kõrgele ohutusele, suurepärasele temperatuurinäitamisele ja pikale elueale.
• A00-klassi elektrisõidukid:Need pakuvad kulutõhusat ja stabiilset lahendust, mis rahuldab nende sõidukite energiatiheduse vajadused.

2.2.1 A00-klassi elektrisõidukid: toorainekuludest tingitud LFP hinnakõikumiste probleemi lahendamine

A00-klassi elektrisõidukid, mida tuntakse ka mikroautodena, on kompaktsete mõõtmetega kulutõhusad, mistõttu sobivad need suurepäraselt liikluses navigeerimiseks ja parkimiskohtade leidmiseks rahvarohketes kohtades.

Nende sõidukite puhul on aku hind oluline tegur. Enamiku A00-klassi autode hind on 30 000–80 000 CNY, mis on suunatud hinnatundlikule turule. Arvestades, et akud moodustavad olulise osa sõiduki maksumusest, on stabiilsed akude hinnad müügi jaoks üliolulised.

Nende mikroautode sõiduulatus on tavaliselt alla 250 km, vaid väike osa neist pakub kuni 400 km. Seega ei ole suur energiatihedus esmane probleem.

Naatriumioonakudel on stabiilsed toormekulud, tuginedes naatriumkarbonaadile, mida on palju ja mida hinnakõikumiste suhtes on vähem kui LFP akusid. Nende energiatihedus on A00-klassi sõidukite jaoks konkurentsivõimeline, muutes need kulutõhusaks valikuks.

2.2.2 Plii-happeakude turg: naatriumioonaku on üldiselt parem, kui see on asendamiseks valmis

Pliiakusid kasutatakse peamiselt kolmes rakenduses: kaherattalised väikesed toitesüsteemid, autode start-stop süsteemid ja telekommunikatsiooni tugijaama varuakud.

• Kaherattalised väikesed jõusüsteemid: Naatrium-ioonaku pakub suurepärast jõudlust, pikemat tööiga ja suuremat ohutust võrreldes pliiakudega.

• Autode Start-Stop süsteemid: Naatriumioonakude kõrge ohutus ja kiire laadimise jõudlus muudavad need ideaalseks asenduseks pliiakudele start-stopp süsteemides.
• Telekommunikatsiooni tugijaamad: Naatrium-ioonaku tagab parema jõudluse kõrge ja madala temperatuuri vastupidavuse, kulutõhususe ja pikaajalise ohutuse osas võrreldes pliiakudega.

Naatrium-ioonaku ületab pliiakusid kõigis aspektides. Võime töötada tõhusalt äärmuslikel temperatuuridel koos suurema energiatiheduse ja kulueelistega positsioneerib naatriumioonaku sobiva asendusena pliiakudele. Eeldatakse, et tehnoloogia areneb ja kulutasuvus suureneb, domineerib naatriumioonaku.

Järeldus

Kuna uuenduslike energiasalvestuslahenduste otsimine jätkub,Naatrium-ioonakupaista silma mitmekülgse ja kulutõhusa valikuna. Nende võime töötada hästi laias temperatuurivahemikus koos muljetavaldava kiiruse ja täiustatud turvafunktsioonidega seab nad akuturul tugeva konkurendi. Olgu A00-klassi elektrisõidukite toiteallikaks, väikestes toitesüsteemides pliiakude asendamine või telekommunikatsiooni tugijaamade toetamine, naatriumioonaku pakub praktilist ja tulevikku vaatavat lahendust. Seoses jätkuvate edusammude ja masstootmise kaudu võimalike kulude vähendamisega on naatriumioontehnoloogial energia salvestamise tuleviku kujundamisel keskne roll.