Od čega su napravljene natrijeve baterije?

Što su natrijum-joni? Baterije Od čega su napravljene?

Natrijum-jonska baterija nije jedan materijal. To je slojevito sastavljeno od pažljivo odabranih katodnih praha, anodnih praha, elektrolitnih soli, separatora, kolektorja struje, sustava upravljanja baterijom i mehaničkog paketa koji sve drži zajedno. Za kupce B2B koji ocjenjuju natrijeve baterije —u skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se proizvode u okviru programa "Operativni proizvod" ili "Operativni proizvod" u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, za koje se primjenjuje ovaj članak, primjenjuje se sljedeći standard: —razumijevanje što se zapravo nalazi unutar baterije je razlika između izbora proizvoda na njegovoj kemijskoj etiketi i izbora na inženjerskih odluka koje pokreću stvarne performanse.

Ovaj vodič prolazi kroz glavne komponente natrijum-jonske baterije sloj po sloj, objašnjava zašto je svaki izbor materijala važan, i završava s tim što te izbore znače za vrstu ćelije koja završava pod haubom vozila Start-Stop.

_______________________________________________________________________

Katod Sredstva Obitelji

Katoda je najprocenjivija komponenta natrijum-jonske baterije. Različite natrijum-jonske kemije na tržištu danas koriste različite obitelji katodnih materijala, a izbor katode je najveći pokretač gustoće energije na razini stanice, ponašanja ciklusa, putanje troškova, pa čak i performanse na niskim temperaturama. Tri obitelji dominiraju komercijalnim razvojem.

Složeni oksidi prelaznih metala

Složeni oksidi najbliži su natrijum-jonskim analogima katodama NMC-a koje se koriste u mnogim litijum-jonskim ćelijama. Oni su obično izgrađeni oko natrija u kombinaciji s jednim ili više prijelaznih metala često nikl, mangan i gvožđe u različitim omjerima raspoređeni u slojevitu kristalnu strukturu. Sastavi poput NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2 i sličnih varijanti široko su citirani u tehničkoj literaturi.

Složeni oksidi imaju tendenciju da pružaju relativno visoku gustoću energije na razini stanica za kemiju natrij-jona, a mogu se proizvoditi pomoću procesa poznatih postojećim litijum-jonskim katodnim linijama. Također su osjetljiviji na vlagu i zrak od nekih drugih katoda, što može povećati troškove proizvodnje stanica. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 600/2014 Komisija je odlučila da se primjenom članka 3. stavka 1. točke (a) Uredbe (EU) br. 1025/2012 ne primjenjuje mjera za utvrđivanje vrijednosti za proizvodnju litija.

Polyanionske spojeve

Poljanionske katode su izgrađene oko natrija u kombinaciji s fosfatom, sulfatom ili sličnim polianionskim skupinama, a ne jednostavnim slojevitim oksidom. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 3. točkom (b) ovog članka, proizvođač mora imati pravo na upotrebu proizvoda koji se proizvode u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka. Krstalne strukture su otvorenije i stabilnije od slojevitih oksida, što često rezultira dužim životnim vijekom i boljom toplinskom stabilnošću —dvije osobine koje su vrlo važne za automobilske aplikacije.

Razmjena je obično gustoća energije. Polyanionske stanice često sjede ispod slojevitih oksida u Wh-u po kilogramu, zbog čega se manje često raspravlja o težinama osjetljivih trakcijskih paketa. Za stacionarne ili srednje snage uloge kao što je Start-Stop usluga, gdje životni vijek ciklusa i toplinska stabilnost često važe više od posljednjih 1020 Wh/kg, polianionske kemije mogu biti razumni izbor. Stvarna gustoća energije, životni vijek i sposobnost brzine variraju u zavisnosti od točnog sastava polianiona i načina na koji je ćelija konstruirana, pa bi se datoteke dobavljača uvijek trebale provjeriti umjesto da se oslanjaju samo na kemijske oznake.

Pruski Plavi analogi

Pruski plavi analogi —ponekad se nazivaju pruski bijelci kada su potpuno natrijani —su još jedna komercijalno aktivna katoda za natrijeve ćelije. Koriste strukturu s natrijumom u kanalima u kristalnoj mreži. Oni su obično jeftiniji u sirovini jer se mogu proizvoditi bez rijetkih prijelaznih metala i obično nude dug životni ciklus.

Njihova glavna mana u primjeni vozila obično je manja gustoća volumetarske energije i veća tendencija za hvatanje vode u kristalnoj strukturi, što može utjecati na konzistenciju proizvodnje. U slučaju kupca B2B, ćelije na bazi pruske plave boje trebale bi se pažljivo ocijeniti na temelju gustoće energije na razini paketa, performansi pri niskim temperaturama i kontrole kvalitete dobavljača, a ne na temelju tvrdnji o sirovoj kemiji.

_______________________________________________________________________

Anod Čvrsti ugljik kao Dominan t Izbor

U praksi, na anodnoj strani komercijalne natrijum-jonske ćelije dominira tvrdi ugljik. Čvrsti ugljik je neredovit ugljik materijal s strukturom koja može reverzibilno uzeti natrijeve ione i izbaciti ih tijekom punjenja i pražnjenja. Postao je podrazumevana natrijum-jonska anoda jer natrijum ioni ne intercalate čisto u grafit —s masenim udjelom polipropilena od 0,15% ili većim od 0,15% —dakle, potrebna je drugačija ugljična struktura.

U skladu s člankom 1. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 Komisija je odlučila da se za proizvodnju grafitnih materijala za proizvodnju litija za koje se primjenjuje odredba iz članka 1. stavka 1. točke (c) Uredbe (EU) br. 528/2012 primjenjuje sljedeći standard: U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1225/2009 Komisija je odlučila da se odluka o uvođenju mjera odredi u skladu s člankom 2. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1225/2009 i člankom 3. točkom (b) Uredbe (EZ) br. 12

Drugi anodni materijali uključujući mekak ugljik, kompozitni ugljik, spojeve na bazi titana i materijale vrste legura se istražuju i u nekim slučajevima se komercijalizuju. Međutim, za većinu automobila natrijum-jonskih baterija na tržištu danas, tvrdi ugljik ostaje realistična osnovna linija. Kupci koji uspoređuju podatke najčešće će vidjeti natrijeve ćelije opisane jednostavno kao one koje koriste tvrdu ugljikovu anodu, s zanimljivijim razlikama u specifičnoj površini, raspodjeli veličine čestica i učinkovitosti prvog ciklusa tog tvrdog ugljika, a ne u samoj obitelji anoda.

_______________________________________________________________________

Elektroliti natrijeve soli u Carbonate Solv - Ne, ne, ne, ne, ne.

Elektrolit je ionski autoput između katode i anode. U natrijum-jonskoj ćeliji to je obično natrijumska sol najčešće NaPF6 ili NaClO4 raspuštena u slučaju da se primjenjuje u proizvodnji, u proizvodnji ili u proizvodnji proizvoda, u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, proizvođač mora imati pravo na upotrebu u proizvodnji proizvoda koji se upotrebljavaju u proizvodnji.

Elektrolit mora raditi tri stvari odjednom. Mora učinkovito provoditi natrijeve ione između elektroda, ostati kemijski stabilan i protiv katode i protiv anode na radnom naponu ćelije, i ostati tekuć i provodljiv u cijelom rasponu temperature baterija se očekuje da vidi —od hladnih zimskih jutara do vrućeg motornog prostora ljeti. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1907/2006 Europska komisija je odlučila o izmjeni Uredbe (EZ) br.

Neke istraživačke skupine i nekoliko dobavljača istražuju gel polimerne elektrolite i natrijeve ionske elektrolite u čvrstom stanju, ali za trenutne komercijalne automobilske proizvode elektroliti na bazi tekućeg karbonata ostaju standardni. Za kupce B2B, praktična implikacija je da natrijeve ćelije dijele mnoge iste razloge za temperaturu, ventilaciju i curenje kao i tekuće elektrolite litijeve ćelije. Dizajn pakiranja koji dobro upravlja elektrolitima za jednog obično dobro upravlja za drugog.

_______________________________________________________________________

Separator, kolektor struje i ćelija Kućište

S druge strane, u slučaju da se ne koristi, ne smije se koristiti. —"Stručni sustav" ili "stručni sustav" za proizvodnju električnih goriva ili električne energije, koji se koristi za proizvodnju električnih goriva ili električne energije, uključujući električne gorive ili električne gorive, koji se upotrebljavaju za proizvodnju električnih goriva ili električne energije, uključujući električne gorive ili električne gori S druge strane, u slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne primjenjuje presjek. Neuspjeh separatora —od proizvodnje, rasta dendrita ili mehaničkog oštećenja vodi izravno u skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ove Uredbe, za proizvodnju električnih vozila u Uniji potrebno je osigurati da se u skladu s člankom 3. stavkom 2.

Preko struje se radi o vodljivim slojevima koji prenose elektrone na i iz svake elektrode. Natrijum-jonske ćelije obično koriste aluminijumsku folijom i na katodi i na anodi. To je značajna strukturna razlika od uobičajenih litijum-jonskih ćelija, koje moraju koristiti bakarnu foliju na strani anode jer aluminij reagira s litijumom na niskim naponima. Natrij se ne legira s aluminijem na tipičnim ćelijskim potencijalima, tako da obje strane mogu koristiti lakšu, jeftiniju aluminijsku foliju —u skladu s člankom 11. stavkom 1.

Sama ćelija je zatvorena unutar čvrste kućište. Cilindrični, prismatični i vrećični formati koriste se u različitim programima natrijum-jonskih, ovisno o proizvođaču i ciljnoj primjeni. Za automobilsku start-stop uslugu, prismatični i cilindrični formati najčešći su jer se bolje nose s mehaničkim, toplinskim i vibracijskim napomenama motornog prostora nego s ćelijama za vrećice. Dizajn ventilacije, raspored terminala i dimenzije zadržavanja bitni su kada se očekuje da će baterija biti zamjena za konvencionalnu automobilsku bateriju.

_______________________________________________________________________

Baterija Upravni sustav (BMS) i Elektrotehnologija

Čelije su samo polovica komercijalne natrijum-jonske baterije. Druga polovica je sustav upravljanja baterijom. —u slučaju da je proizvod na snazi, ne smije se upotrebljavati. U bateriji Start-Stop BMS obično obrađuje:

• Napon nadzor u svakoj ćeliji, tako da se nijedna ćelija ne izbaci iz sigurnog prozora napona.

•U slučaju da se ne primjenjuje sustav za praćenje struje, mora se utvrditi da je to potrebno za praćenje struje.

•Temperatura je kontrolirana u više točaka paketa, često uključujući senzore na ćelijama, terminalu, a ponekad i na samoj BMS ploči.

•Ravnoteža ćelija tijekom punjenja, tako da ćelije u seriji ostanu u sličnim stanjima punjenja i pak ne gubi upotrebljivu kapacitetu tijekom vremena.

•U slučaju da je vozilo u stanju za punjenje, potrebno je utvrditi datum kada se može uključiti ili isključiti start-stop, oslabiti dodatni uređaj ili upozori vozača.

• Komuniciranje s u slučaju da je to moguće, sustav za upravljanje električnim sustavom mora biti uključen u sustav za upravljanje električnim sustavom.

Kemija unutar stanica je natrijum-jonski, ali uloga BMS-a je u osnovi ista kao u litijum-jonskom paketu. U slučaju kupca B2B to znači kriteriji ocjene za natrijum-jonski BMS kvalitetu firmvera, točnost senzora, komponente automobila, povijest validacije i sukladnost komunikacijskog protokola —nisu sasvim nove. To su isti kriteriji koje kupci već koriste za litijum-jonske automobilske baterije, koji se primjenjuju na drugačiji silicij u ćeliji.

_______________________________________________________________________

Ćelija Format i Sastav na razini paketa

Na razini stanica, natrijum-jonski proizvodi koriste jedan od tri glavna formata. S druge konstrukcije —sličan po konceptu i 18650 i 21700 formata uobičajenih u litijum-jonskim stack jellyroll elektrodama unutar metalne limenke. Prismatične stanice pakiraju slojevite elektrode unutar čvrstog pravougaonog metalnog kućišta. U slučaju da se ne primjenjuje, sustav će biti u stanju da se koristi za proizvodnju električne energije.

Na razini paketa, komercijalna natrijum-jonska baterija za automobilske Start-Stop aplikacije obično raspoređuje stanice u seriji kako bi dosegnule nominalni napon sustava od 12 V, a zatim dodaju BMS, busbar, terminale, značajke toplinskog upravljanja i robusni kućište veličine za format ćelije, serijsko-paralelna konfiguracija, orijentacija terminala, put ventilacije i postavljanje BMS-a direktno određuju može li se gotova baterija instalirati kao izravna zamjena za konvencionalnu olovo-kiseličnu ili AGM Start-Stop bateriju.

Dva pakovanja s istom kemijom stanica i istim nominalnim kapacitetom mogu dati vrlo različite performanse u stvarnom svijetu ako je sastav pakovanja loš. Raspršivanje toplote, tolerancija na vibracije, zaštita od korozije na kraju i postavljanje BMS-a unutar kućišta sve su inženjerske odluke, a ne kemijske odluke. Za kupce je list specifikacija na razini pakiranja a ne oznaka za kemiju stanica pravi dokument za usporedbu.

_______________________________________________________________________

Koje komponente odabrati s Sredstvo za automobilske start-stop Kupce

Razlog zašto bi kupcu trebalo biti stalo do komponenti unutar natrijeve baterije —umjesto da ga tretiramo kao crnu kutiju označen natrijum-jonski —je da su izbori komponenti pokreću praktična pitanja nabavke timovi zapravo pitati:

• Volja -Pokrenuo je motor na -20 - °C? To je... to ovisi o katoda obitelji, elektrolita formulaciju, tvrdo ugljika površinu, i BMS hladno struje granice ne na riječ natrijum-jonski na etiketi.