Einführung in Natriumionenbatterien

Anfang Juli 2017 ist eine Insolvenz eines "Natriumbatterieunternehmens AquionEnergy eine Katastrophe, die durch Lithiumbatterien verursacht wird? Der Artikel, die Natriumionenbatterie, wurde in das Sichtfeld der Menschen gedrängt. Es ist nicht schwer zu finden, dass die Forschung und Entwicklung von Natriumionenbatterien hat in den letzten sechs Monaten eine Phase der Intensität erreicht. Obwohl sie noch nicht kommerzialisiert wurden, sind Natriumionenbatterien zweifellos zu einem "aufstrebenden Stern" unter der erfolgreichen Lebensdauer von Lithiumbatterien geworden.

Derzeit wird die Batterie hauptsächlich in den Bereichen Elektrofahrzeuge, Energiespeicher und Unterhaltungselektronik eingesetzt. Insbesondere in den letzten Jahren, der rasanten Entwicklung der Elektrofahrzeuge und der Energiespeicherindustrie, steigt die Nachfrage nach Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, und Lithium-Ionen-Batterien werden allmählich exponiert. Einige seiner Einschränkungen: Erstens das Problem unzureichender Lithiumressourcen; zweitens das Problem des Ressourcenrecyclings. Das Auftreten dieser praktischen Probleme hat Unternehmen und Industrien gezwungen, ein Batteriesystem mit reichlich vorhandenen Reserven und billigeren Materialien zu wählen. Bei der ständigen Suche hat das Natriumionenbatteriesystem in der Industrie zunehmend Beachtung gefunden.

Professor Kyeongjae Cho, Hauptfach Materialtechnologie und Ingenieurwesen an der Eric Johnson School für Ingenieurwesen und Informatik an der Universität von Texas in Dallas, sagte: "Lithium ist teuer und verfügt über begrenzte Bodenschätze. Es gibt nur wenige Lithiumminen in der Welt. Aber Natrium existiert nicht in Mineralien. Unzureichende Probleme können aus Meerwasser extrahiert werden. "

Xiong Xunhui, außerordentlicher Professor an der Fakultät für Umwelt und Energie der South China University of Technology, sagte, dass das Funktionsprinzip von Natriumionenbatterien dem von Lithiumionenbatterien ähnlich ist, bei denen Ionen zum Erreichen und Entladen zwischen den Batterien verwendet werden positive und negative Elektroden. Ersteres ist jedoch reich an Natriumressourcen und kostengünstiger, und aufgrund seiner Hochspannungsplattform ist die Sicherheit höher.

Das richtige Elektrodenmaterial zu finden war schon immer der Schlüssel zur Entwicklung von Natriumionenbatterien.

Vor kurzem hat das negative Elektrodenmaterial der Natriumionenbatterie einen Durchbruch erzielt. Xiong Xunhui und Liu Meilin, Professor an der School of Materials Science and Engineering am Georgia Institute of Technology, haben kontinuierlich eine Mischung aus kommerzieller Strontiumsulfid- und Graphenoxid- und Natriumlösung erforscht und entwickelt und anschließend modifiziertes Graphen und Nanometer-Strontium hergestellt Sulfid durch kontrollierte Kristallisation und Sintern von Verbundwerkstoffen. Die aus dem Material und der Natriumschicht zusammengesetzte Halbzelle hat nach 900 Zyklen schnellen Ladens und Entladens (etwa 40 Minuten lang vollständig geladen und entladen) eine Kapazitätsretentionsrate von 83%.

Es versteht sich, dass das Verbundmaterial eine gute Zyklusleistung aufweist, was die Anwendung von Natriumionenbatterien zu einem großen Schritt macht.

Neben dem Anodenmaterial ist das Kathodenmaterial auch ein wichtiges Schlachtfeld für Natriumionenbatterien.

Vor kurzem haben die Forscher der Forschungsgruppe des Nationalen Schlüssellabors für molekulare Nanostrukturen und Nanotechnologie, Institut für Chemie, Chinesisch, mit Unterstützung der Nationalen Naturwissenschaftlichen Stiftung Chinas, des Ministeriums für Wissenschaft und Technologie und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Akademie der Wissenschaften, Guo Yuguo, Forscher, durch Berechnungen und Experimente der Materialdynamiktheorie Durchbruch Die Begrenzung der positiven Einzelmetallionenelektrode in Kombination mit den Vorteilen verschiedener Metallionen ergibt O3-NaFe0,45Co0,5Mg0,05O2 Kathodenmaterial mit ausgezeichnetem umfassende Leistung.

Es versteht sich, dass das Verfahren die strukturelle Stabilität und Kapazitätserhaltung des Materials, das Luft ausgesetzt oder sogar in Wasser eingetaucht ist, erheblich verbessert, die Lagerkosten des Materials verringert, seine praktische Anwendung fördert und ein Hochleistungs-Natriumionenbatterie-Kathodenmaterial für entwickelt die Zukunft. Die Optimierung der Materialstruktur bietet eine Anleitung.

Positive und negative Materialien stammen weiterhin aus Jiaxun. Wo wird also der zukünftige Zielmarkt für Natriumionenbatterien liegen?

Hu Yongsheng, ein Forscher am Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte, dass Natriumionenbatterien in Zukunft nach und nach Blei-Säure-Batterien ersetzen können, die in verschiedenen langsamen Elektrofahrzeugen weit verbreitet sind und Lithium- ergänzen. Ionenbatterien.

Gegenwärtig verwenden die meisten Elektrofahrräder, elektrischen Dreiräder und sogar alte Motorroller in China Blei-Säure-Batterien. Aufgrund unvollständiger Recyclingkanäle und Systeme von Blei-Säure-Batterien ist die Umweltverschmutzung jedoch schwerwiegender. Obwohl Lithiumbatterien Blei-Säure-Batterien ersetzen können, haben Hu Yongsheng aufgrund des Problems der Lithium-Ressourcenreserven und der geringeren Kosten für Natriumionenbatterien den Zielmarkt für Natriumionenbatterien auf den Markt für langsame Elektrofahrzeuge ausgerichtet. Er sagte auch, dass in Zukunft Natriumionenbatterien auch im Energiespeicher glänzen werden.

Mit der Entwicklung und Forschung von Natriumionenbatterien haben viele Unternehmen begonnen, Natriumionenbatterien und Natriumspeicherenergie zu arrangieren, und die Chaowei Group ist eine davon.

Anfang 2017 veranstalteten die Chaowei Group und die General Electric Company („GE“) eine Unterzeichnungszeremonie für das Joint-Venture-Projekt der Durathon-Natriumsalzbatterie in Changxing, Zhejiang. Beide Seiten kombinierten ihre jeweiligen Branchen und technologischen Vorteile, um gemeinsam ein Joint Venture-Unternehmen zur Erweiterung des Anwendungsbereichs von Natriumsalzbatterien zu gründen. Nach Jahren der Forschung und Entwicklung wurde die Durathon-Natriumsalzbatterietechnologie kommerzialisiert. Es zeichnet sich durch stabile Produkteigenschaften, hohe Sicherheit (kein Verbrennen oder Explosion), hohe Energiedichte und lange Lebensdauer aus. Derzeit hat GE in 25 Ländern weltweit Energiespeicherprojekte wie Solarenergie, Windkraftkombination, Peak Management und Kommunikationsbasisstationen gebaut.

Neben der Chaowei Group veröffentlichte das Zhongju Battery Research Institute von Zhongju Battery 2015 den weltweit ersten Prototyp eines Energiespeichersystems für Natriumionenbatterien. Es legte den Grundstein für die Industrialisierung von Natriumionenbatterien für den Energiespeicher im Haushalt.

Obwohl es einige Zeit dauert, bis Natriumionenbatterien in Massenproduktion hergestellt werden, entwickeln sich viele Unternehmen und Forschungseinheiten weiter. Gleichzeitig sind auch Natriumionenbatterieanwendungen mit einem Problem konfrontiert. Obwohl die Kosten geringer sind, ist die Energiedichte von Natrium 20% niedriger als die von Lithium. Wenn es in diesem Bereich keinen Durchbruch gibt, wird auch seine Anwendung eingeschränkt.

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