Kako funkcionira natrijev-jonska baterija

Kako Da li natrijum-ion Baterija Radio?

Naftna ćelija skladišti i oslobađa energiju kroz kontrolirano kretanje natrijevih jona između dvije elektrode. Mehanizam izgleda slično kao litij-jonska ćelija na ploči, ali materijali, veličina iona, i nekoliko praktičnih posljedica su različiti. Za svakoga tko procjenjuje natrijeve baterije za automobile, razumijevanje kako ćelija zapravo radi unutar baterije je polazna točka za svaku specifikaciju, usporedbu i odluku o nabavi koja slijedi.

_______________________________________________________________________

Osnovna struktura unutar ćelije s natrijum-jonom

Natrijum-jonska ćelija je izgrađena od istih bitnih dijelova kao i većina drugih punjivih kemijskih materijala: pozitivne elektrode (katode), negativne elektrode (anode), razdvajača koji ih fizički razdvaja, elektrolita koji prenosi ione između njih i strujnih kolektorima koji pove

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 Komisija je u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 utvrdila da je proizvod koji se proizvodi u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528 Sodium-jonske ćelije obično koriste:

• S druge vrste , poput u skladu s člankom 3. stavkom 1. ovog Pravilnika, "sredstva za proizvodnju i upravljanje električnim motorima" su: Točna kemijska tvar razlikuje se ovisno o proizvođaču i namjeri primjene.

• S čvrstom ugljikovom anodom , koji je najčešće korišten anodni materijal za kemiju natrijum-ionskih materijala. Natrijum ioni se uzimaju u nerednu ugljikovu strukturu tijekom punjenja.

• Elektroliti koji sadrže natrijev sol najčešće NaPF6 ili NaClO4 —razrješeno u rastvaračima na bazi karbonata. Neki modeli koriste gel ili čvrste elektrolite, ali danas su manje uobičajeni u komercijalnim automobilskim baterijama.

• Sastavljeni s aluminijumskim kolektorima struje obje strane. To je značajna razlika od litijum-jonskih ćelija, gdje se bakar mora koristiti na strani anode jer aluminij reagira s litijumom na niskim naponima. Natrij se ne legira s aluminijem na tipičnim potencijalima stanica, tako da obje strane mogu koristiti aluminijsku folijnu, što pojednostavljuje proizvodnju stanica i smanjuje troškove materijala.

Porozni separator obično polimerna membrana fizički odvaja katodu i anodu, a istovremeno dopušta prolazak natrijumovih iona. S druge strane, u slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne primjenjuje presjek. Čelija se zatim zapečaćuje unutar čvrstog kućišta (cilindričnog, prismatičnog ili vrećičnog oblika) s terminalom koji se povezuje s vanjskom stranom baterije.

Što se događa tijekom otpuštanja

Kada baterija isporučuje snagu na primjer, kada motor pokreće motor —natrijum ioni se kreću iz anode u katodu kroz elektrolit. U isto vrijeme, elektroni se oslobađaju na anodi, putuju kroz vanjski krug i vraćaju se na katodu.

Pokret natrijnih jona i protok elektrona

Na anodnoj strani, natrij napušta tvrdu ugljikovu strukturu i ulazi u elektrolit kao naoni.

Na katodnoj strani, ti ioni se unose u katodni materijal dok elektroni koji stižu kroz vanjski krug smanjuju katodnu domaćinu. Dvije rijeke —ioni kroz elektrolit i elektroni kroz žicu —moraju se podudarati u brzini, zbog čega je vanjska struja koju baterija može isporučiti u osnovi ograničena brzinom kojom se ioni mogu kretati unutar ćelije.

U automobilskoj bateriji, ovaj protok elektrona napaja starter motor, paljenje, svjetla, infotainment i svu ugrađenu elektroniku vozila. U vozilu s start-stop sustavom isti se proces pražnjenja ponavlja mnogo puta po putovanju: svaki put kada motor stane na semaforu, baterija nastavlja napajati električne sustave, a svaki put kada motor ponovno pokrene, baterija isporučuje impuls visoke struje za starter. Stanica mora preživjeti ovaj visok stopa, česti ciklus uzorak, ne samo jedan dubok pražnjenje.

_______________________________________________________________________

Što se događa tijekom punjenja

Napunjavajući obrne reakciju pražnjenja. Kada se vanjski napon primijeni preko ćelije — natrijum ioni napuštaju katodu, putuju kroz elektrolit i ponovno se ubacuju u tvrdu ugljikovu anodu. Istodobno, elektroni se izvlače iz katode, putuju kroz vanjski krug i vraćaju se u stanicu na anodi. Energija se skladišti dok se natrijum ioni guraju natrag u strukturu anode, spremni za ponovno oslobađanje na sljedećem pražnjenju.

U vozilu koji se vozi s start-stop sistemom, alternator većinu punjenja radi kad god motor radi. Baterija rijetko dostiže potpuno 100% stanje punjenja u ovoj vrsti usluge obično radi u stanju djelomičnog punjenja između otprilike 60% i 90%, s čestim kratkim izbicima pražnjenja i punjenja. Baterija koja dobro rješava ovaj uzorak i koja učinkovito prihvaća punjenje u djelomičnim stanjima punjenja, stoga je važnija u aplikaciji Start-Stop nego ona koja jednostavno nudi najveći mogući kapacitet punjenja.

_______________________________________________________________________

Kako temperatura utječe na reakciju

Temperatura mijenja dvije stvari unutar stanice:

• Ion potezljivost - Što? Na nižim temperaturama elektrolit postaje viskozniji i kretanje jona usporava. To smanjuje sposobnost ćelije da isporučuje ili prima visoku struju, što je jedan od glavnih razloga zbog kojih baterije izgube snagu za pokretanje u zimu.

• Reakcija kinetika - Što? Na većim temperaturama reakcije na elektrodi idu brže, ali prekomjerna vrućina može ubrzati sporedne reakcije kao što su razgradnja elektrolita, rastvor prijelaznog metala iz katode i rast sloja čvrste elektrolite interfaze (SEI) na anodi. Tijekom vremena, ove nuspojave smanjuju kapacitet i skraćuju životni vijek ciklusa.

Sodium-ion kemija se često raspravlja o tome da ima bolji transport jona na niske temperature od nekih litijum kemija, jer natrij je manja energija razrjeđivanja i slabiji solvacija ljuska učiniti lakše za jon da se ispušta svoje molekule rastvarača na interfejsu elektrode. Međutim, u praksi, performanse hladnog pokretanja stvarnog automobilskog proizvoda ovisi o dizajnu stanice, formuli elektrolita, granicama BMS-a i inženjerstvu pakiranja, a ne samo o kemiji. U slučaju da se proizvod ne može upotrijebiti za proizvodnju proizvoda, potrebno je utvrditi da je proizvod za upotrebu u proizvodnji proizvedeno u skladu s člankom 6. stavkom 2.

_______________________________________________________________________

Zašto je BMS dio načina na koji baterije rade

Natrijum-jonska automobilska baterija je više od samo stanica. Sistem upravljanja baterijama (BMS) kontrolira kako se ćelije koriste i štite tijekom normalnog rada. U bateriji Start-Stop, BMS obično upravlja:

• Ravnoteža stanica tijekom u slučaju da se ne uspije ući u skup, ćelije se mogu vratiti u skup.

• Provjera napona, struje i temperature prsten za svaku stanicu ili grupu stanica.

• zaštita od preopterećenja, preopterećenja -Rje, kratki spoj i prekomjerna struja.

• Status naplate (SOC) i stanje zdravlja (SOH) u slučaju da se pojava ne pokrene, može se koristiti i za isključivanje start-stop, oslabljenog pribora ili za upozorenje vozača.

• komunikacija s električnim sustavom vozila pomoću protokoli poput LIN-a ili CAN-a, ovisno o primjeni.

Kemija se može razlikovati od litija, ali uloga BMS-a je u osnovi ista. U slučaju kupca između tvrtki to znači da se ocjena natrijeve baterije za vozila ne bi trebala zaustaviti na kemiji stanica. BMS firmware, hardverska kvaliteta, točnost senzora i usklađenost s električnim protokolom vozila svi imaju izravni utjecaj na stvarne performanse, troškove garancije i zadovoljstvo kupaca.

_______________________________________________________________________

Kako se razlikuje od litijum-jonske ćelije

Princip rada natrijum-jonske ćelije sličan je litijum-jonskoj ćeliji: ioni se kreću između dvije elektrode, elektroni teču kroz vanjski krug, a reakcije su reverzibilne tijekom ciklusa. Razlike su uglavnom u materijalima i njihovim praktičnim posljedicama.

Ključne razlike uključuju:

•Veličina iona. Natrijum ioni su veći od litij-iona. To utječe na to koliko lako ulaze i izlaze iz strukture elektrode i jedan je od razloga zašto natrijeve ćelije obično imaju nižu gustoću energije od glavne litijeve kemije.

• Trenutni kolektori. Natrijum-jonske ćelije mogu koristiti aluminij s obje strane, dok litij-jonske ćelije zahtijevaju bakar na anodi. Aluminijum je jeftiniji i lakši od bakra, što pojednostavljuje dizajn stanica.

• Prirodni resursi dostupnost. Natrij je mnogo obilniji i geografski raspoređeniji od litija. U skladu s člankom 3. stavkom 1.

•Gostiću energije. Trenutne komercijalne natrijeve ćelije obično imaju nižu gravitacijsku i volumetričnu gustoću energije od glavnih litijum-jonskih kemijskih sustava, iako se razlika razlikuje ovisno o kemiji i generaciji.

Za timove za nabavku, praktično pitanje nije "koja je kemija teoretski bolja", već "koja kemija zadovoljava zahtjeve određenog vozila, klime i radnog ciklusa po pravim troškovima". Činjenica da natrij i litij djeluju na sličan način čini ih djelomično upoređivanim, ali ne čini ih zamjenljivim. Za detaljniji pregled rada litijum-jonske ćelije pogledajte kako litijumska baterija radi u litijum baterijskom klasteru.

_______________________________________________________________________

Što to znači za upotrebu u automobilu

Da bi natrijev-jonska baterija dobro funkcionirala u vozilu koji se vozi start-stop, nekoliko stvari mora biti istovremeno istinito:

• Opterećenje prihvaćanje. Kemija ćelije mora podržavati visoko prihvaćanje naboja, tako da alternator može brzo puniti bateriju između ponovnog pokretanja i nakon dubokog opterećenja dodatka.

• hladno-požarno ps (CCA). U slučaju da je vozilo u stanju da se vozi u skladu s tim zahtjevima, mora se utvrditi da je vozilo u stanju da se vozi u skladu s tim zahtjevima. Natrijum-jonska ćelija koja pruža snažno pokretanje na 25 °C ne može isporučiti isti pokret na −20 °C. - Što?

• životni vijek ciklusa stanje djelomičnog punjenja. Baterija mora biti u skladu s velikim brojem ponovnih pokretanja motora koji se očekuju u gradskoj vožnji baterija Start-Stop u urbanom prometu može vidjeti mnogo stotina ponovnih pokretanja motora tjedno.

• BMS integracija. BMS mora pravilno komunicirati s vozilom i zaštititi pakovanje tijekom tisuća djelomičnih ciklusa. Bez ispravne integracije BMS-a, čak i snažna ćelija može biti oštećena neprikladnim punjenjem ili prekomjernom dubinom pražnjenja.

Natrijum-jonska baterija ne odgovara automatski svakom vozilu samo zato što postoji kemija. Specifikacije vozila, klima, profil punjenja i vlastiti proizvodni rad za provjeru su bitni. U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 te s člankom 3. stavkom 3. točkom (b) Uredbe (EU) br. 528/2012 te s člankom 3. točkom (c) Uredbe (EU) br. 528/2012 te s člankom 3. točkom (c) Uredbe U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 Komisija je odlučila da se primjenom članka 3. stavka 1. točke (b) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i članka 3. stavka 2. točke (c) Uredbe (EZ) br. 765/2008 i članka 3. stavka 2. točke (c) Uredbe (

_______________________________________________________________________

Često se javljaju pitanja

Je natrijev-jonski baterija ista kao i litij-i na baterija?

-Ne, ne, ne. Opće načelo rada —reverzibilno kretanje iona između dvije elektrode —je isto. Materijali su različiti. Sodium-jonske stanice koriste katode na bazi natrija, tvrde ugljikove anode i elektrolite natrijeve soli, dok litijum-jonske stanice koriste katode na bazi litija i anode grafitne.

Do natrijum-jonski baterije potreban je B -M.S.?

-Da, to je dobro. U automobila natrijum-jonske baterije zahtijevaju sustav upravljanja baterije za praćenje napona ćelije, ravnotežu ćelija, kontrolu punjenja i pražnjenja, i zaštitu paketa od opasnih uvjeta.

Može natrijum-jonski baterija biti optužen za normal olovo -Acidni punjač?

Ne kao opće pravilo. Naftne ćelije imaju različite naponske prozore i profile punjenja od olovo-kiselinskih baterija. Upotreba nekompatibilnog punjača može oštetiti pakiranje. U svakom slučaju, ako je potrebno, potrebno je upotrijebiti i druge metode za punjenje.