کاربردها و مزایای باتری یون سدیم

مقدمه

در دنیای ذخیره سازی انرژی که به سرعت در حال تکامل است، باتری یون سدیم به عنوان جایگزین امیدوارکننده ای برای باتری های لیتیوم یونی و سرب اسیدی سنتی سر و صدا ایجاد می کند. با جدیدترین پیشرفت‌های فناوری و تقاضای فزاینده برای راه‌حل‌های پایدار، باتری‌های یون سدیم مجموعه‌ای از مزیت‌های منحصربه‌فرد را روی میز به ارمغان می‌آورند. آنها با عملکرد عالی خود در دماهای شدید، قابلیت های نرخ چشمگیر و استانداردهای ایمنی بالا متمایز می شوند. این مقاله به بررسی کاربردهای هیجان‌انگیز باتری‌های یون سدیم می‌پردازد و چگونگی جایگزینی باتری‌های اسید سرب و جایگزینی جزئی باتری‌های لیتیوم یونی را در سناریوهای خاص بررسی می‌کند - همه در عین حال راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه ارائه می‌دهند.

کامادا پاوریک استتولید کنندگان باتری یون سدیم چین، ارائهفروش باتری یون سدیموباتری یون سدیم 12 ولت 100 آمپر, باتری یون سدیم 12 ولت 200 آمپر ساعت، پشتیبانیباتری نانو سفارشیولتاژ (12V،24V،48V)، ظرفیت (50Ah،100Ah،200Ah،300Ah)، عملکرد، ظاهر و غیره.

1.1 مزایای متعدد باتری سدیم یون

وقتی باتری‌های سدیم یونی در برابر لیتیوم فسفات آهن (LFP) و باتری‌های لیتیومی سه تایی قرار می‌گیرند، ترکیبی از نقاط قوت و نواحی نیاز به بهبود را نشان می‌دهند. همانطور که این باتری‌ها به سمت تولید انبوه می‌روند، انتظار می‌رود که به دلیل مواد خام، حفظ ظرفیت برتر در دماهای شدید و عملکرد نرخ استثنایی، از مزایای هزینه‌ای برخوردار شوند. با این حال، آنها در حال حاضر چگالی انرژی کمتر و چرخه عمر کوتاه‌تری دارند، که مناطقی هستند که هنوز نیاز به پالایش دارند. با وجود این چالش‌ها، باتری‌های یون سدیم از هر نظر از باتری‌های سرب اسیدی پیشی می‌گیرند و با افزایش مقیاس تولید و کاهش هزینه‌ها، آماده جایگزینی آنها هستند.

مقایسه عملکرد باتری های سدیم-یون، لیتیوم-یون و سرب-اسید

1.1.1 حفظ ظرفیت برتر باتری سدیم یون در دماهای شدید

باتری‌های سدیم یونی وقتی صحبت از کنترل دماهای شدید به میان می‌آید، به‌طور موثر بین ۴۰- تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌کند. آنها در بیش از 100٪ ظرفیت نامی خود در دماهای بالا (55 درجه سانتیگراد و 80 درجه سانتیگراد) تخلیه می شوند و همچنان بیش از 70٪ از ظرفیت نامی خود را در -40 درجه سانتیگراد حفظ می کنند. آنها همچنین از شارژ در دمای -20 درجه سانتیگراد با بازدهی نزدیک به 100٪ پشتیبانی می کنند.

از نظر عملکرد در دمای پایین، باتری یون سدیم از هر دو باتری LFP و سرب اسید پیشی می گیرد. در دمای 20- درجه سانتی گراد، باتری یون سدیم حدود 90 درصد ظرفیت خود را حفظ می کند، در حالی که باتری های LFP به 70 درصد و باتری های اسید سرب به 48 درصد کاهش می یابد.

منحنی تخلیه باتری های سدیم یون (سمت چپ) باتری های LFP (وسط) و باتری های سرب اسید (سمت راست) در دماهای مختلف

1.1.2 عملکرد با نرخ استثنایی باتری سدیم یون

یون های سدیم، به لطف قطر استوکس کوچکتر و انرژی حلالیت کمتر در حلال های قطبی، رسانایی الکترولیت بالاتری نسبت به یون های لیتیوم دارند. قطر استوکس اندازه ای است برای اندازه یک کره در یک سیال که با همان سرعت ذره ته نشین می شود. قطر کوچکتر امکان حرکت سریع یون را فراهم می کند. انرژی حلالیت کمتر به این معنی است که یون های سدیم می توانند به راحتی مولکول های حلال را در سطح الکترود دفع کنند و انتشار یون را افزایش داده و سینتیک یون را در الکترولیت سرعت بخشد.

مقایسه اندازه یون های حل شده و انرژی های حلالیت (KJ/mol) سدیم و لیتیوم در حلال های مختلف

این هدایت الکترولیت بالا منجر به عملکرد نرخ چشمگیر می شود. باتری یون سدیم می تواند تنها در 12 دقیقه تا 90 درصد شارژ شود - سریعتر از باتری های لیتیوم یون و سرب اسید.

مقایسه عملکرد شارژ سریع

1.1.3 عملکرد ایمنی برتر باتری سدیم یون در شرایط شدید

باتری‌های لیتیوم یونی می‌توانند تحت شرایط سوء‌استفاده‌کننده‌های مختلف، مانند سوء استفاده مکانیکی (به عنوان مثال، خرد کردن، سوراخ شدن)، سوء استفاده الکتریکی (مانند اتصال کوتاه، شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد)، و سوء استفاده حرارتی (مانند گرم شدن بیش از حد) مستعد فرار حرارتی باشند. . اگر دمای داخلی به یک نقطه بحرانی برسد، می تواند واکنش های جانبی خطرناکی ایجاد کند و باعث گرمای بیش از حد شود که منجر به فرار حرارتی شود.

از سوی دیگر، باتری یون سدیم، همان مشکلات فرار حرارتی را در تست های ایمنی نشان نداده است. آن‌ها ارزیابی‌هایی را برای شارژ/دشارژ بیش از حد، اتصال کوتاه خارجی، کهنگی در دمای بالا و آزمایش‌های سوء استفاده از قبیل خرد کردن، سوراخ شدن و قرار گرفتن در معرض آتش بدون خطرات مرتبط با باتری‌های لیتیوم یون گذرانده‌اند.

2.2 راه حل های مقرون به صرفه برای کاربردهای مختلف، پتانسیل گسترش بازار

باتری یون سدیم از نظر مقرون به صرفه بودن در کاربردهای مختلف می درخشد. آنها در چندین زمینه نسبت به باتری های سرب-اسید عملکرد بهتری دارند و در بازارهایی مانند سیستم های قدرت کوچک دو چرخ، سیستم های استارت-استاپ خودرو و ایستگاه های پایه مخابراتی، آنها را به یک جایگزین جذاب تبدیل می کند. با بهبود عملکرد چرخه و کاهش هزینه از طریق تولید انبوه، باتری یون سدیم ممکن است تا حدی جایگزین باتری های LFP در خودروهای الکتریکی کلاس A00 و سناریوهای ذخیره انرژی شود.

کاربردهای باتری سدیم یونی

• سیستم های قدرت کوچک دو چرخ:باتری یون سدیم در مقایسه با باتری های اسید سرب، هزینه چرخه عمر و چگالی انرژی بهتری را ارائه می دهد.
• سیستم های استارت-استاپ خودرو:عملکرد عالی آنها در دمای بالا و پایین، همراه با عمر چرخه عالی، به خوبی با الزامات استارت-استاپ خودرو مطابقت دارد.
• ایستگاه های پایه مخابراتی:ایمنی بالا و تحمل تخلیه بیش از حد، باتری سدیم یون را برای حفظ برق در هنگام قطع برق ایده آل می کند.
• ذخیره انرژی:باتری یون سدیم به دلیل ایمنی بالا، عملکرد دمایی عالی و عمر چرخه طولانی، برای کاربردهای ذخیره انرژی مناسب است.
• وسایل نقلیه الکتریکی کلاس A00:آنها یک راه حل مقرون به صرفه و پایدار ارائه می دهند و نیازهای چگالی انرژی را برای این وسایل نقلیه برآورده می کنند.

2.2.1 وسایل نقلیه الکتریکی کلاس A00: رسیدگی به موضوع نوسانات قیمت LFP به دلیل هزینه مواد اولیه

وسایل نقلیه الکتریکی کلاس A00، که به عنوان خودروهای کوچک نیز شناخته می‌شوند، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با اندازه‌های جمع‌وجور مقرون‌به‌صرفه باشند و آن‌ها را برای هدایت ترافیک و پیدا کردن پارکینگ در مناطق شلوغ عالی می‌سازد.

برای این وسایل نقلیه، هزینه باتری عامل مهمی است. قیمت اکثر خودروهای کلاس A00 بین 30000 تا 80000 یوان است که بازار حساس به قیمت را هدف قرار می دهد. با توجه به اینکه باتری ها بخش قابل توجهی از هزینه خودرو را تشکیل می دهند، قیمت ثابت باتری برای فروش بسیار مهم است.

این ریزخودروها معمولاً دارای برد زیر 250 کیلومتر هستند و تنها درصد کمی تا 400 کیلومتر را ارائه می دهند. بنابراین، چگالی انرژی بالا یک نگرانی اولیه نیست.

باتری‌های یونی سدیم دارای هزینه‌های مواد خام ثابتی هستند که بر کربنات سدیم تکیه می‌کنند، که در مقایسه با باتری‌های LFP فراوان است و کمتر در معرض نوسانات قیمتی است. چگالی انرژی آنها برای وسایل نقلیه کلاس A00 رقابتی است و آنها را به انتخابی مقرون به صرفه تبدیل می کند.

2.2.2 بازار باتری سرب اسید: باتری یون سدیم عملکرد بهتری در سراسر تخته دارد، آماده برای جایگزینی

باتری‌های سرب اسید عمدتاً در سه کاربرد مورد استفاده قرار می‌گیرند: سیستم‌های قدرت کوچک دو چرخ، سیستم‌های استارت استاپ خودرو، و باتری‌های پشتیبان ایستگاه پایه مخابراتی.

• سیستم های قدرت کوچک دو چرخ: باتری یون سدیم عملکرد برتر، چرخه عمر طولانی تر و ایمنی بالاتر در مقایسه با باتری های سرب اسید ارائه می دهد.

• سیستم های استارت-استاپ خودرو: ایمنی بالا و عملکرد شارژ سریع باتری سدیم یون آنها را به جایگزینی ایده آل برای باتری های سرب اسید در سیستم های استارت-استاپ تبدیل می کند.
• ایستگاه های پایه مخابرات: باتری سدیم یون عملکرد بهتری از نظر استقامت در دمای بالا و پایین، مقرون به صرفه بودن و ایمنی طولانی مدت در مقایسه با باتری های سرب اسیدی ارائه می دهد.

باتری یون سدیم از همه جنبه ها بهتر از باتری های سرب اسید عمل می کند. توانایی کارکرد موثر در دماهای شدید، همراه با چگالی انرژی بیشتر و مزایای هزینه، باتری یون سدیم را به عنوان جایگزین مناسبی برای باتری های سرب اسیدی قرار می دهد. انتظار می‌رود باتری‌های یون سدیم با بلوغ فناوری و افزایش مقرون‌به‌صرفه، غالب شوند.

نتیجه گیری

همانطور که تلاش برای راه حل های نوآورانه ذخیره انرژی ادامه دارد،باتری سدیم یونبه عنوان یک گزینه همه کاره و مقرون به صرفه برجسته شوید. توانایی آنها برای عملکرد خوب در طیف گسترده ای از دما، همراه با قابلیت های نرخ چشمگیر و ویژگی های ایمنی افزایش یافته، آنها را به عنوان یک رقیب قوی در بازار باتری قرار می دهد. باتری‌های سدیم یون چه برای وسایل نقلیه الکتریکی کلاس A00، چه جایگزینی باتری‌های اسید سرب در سیستم‌های قدرت کوچک، چه پشتیبانی از ایستگاه‌های پایه مخابراتی، راه‌حلی عملی و آینده‌نگر ارائه می‌دهند. با پیشرفت‌های مداوم و کاهش هزینه‌های بالقوه از طریق تولید انبوه، فناوری سدیم یون قرار است نقشی اساسی در شکل‌دهی آینده ذخیره‌سازی انرژی ایفا کند.