Институт за биоенергију и истраживање процеса Ћингдао (КИБЕП) прави низ напретка у области јефтиних и високобезбедних натријум-јонских батерија

У кинеском „14. петогодишњем плану“ и „Водећим мишљењима о убрзавању развоја нових складишта енергије“ предлаже се убрзање истраживања и развоја натријум-јонских батерија и других технологија, као и спровођење великих експерименталне демонстрације. Ово у потпуности показује да су истраживање и развој технологије натријум-јонских батерија порасли као национална стратегија. У поређењу са оскудицом литијумских ресурса, натријума у ​​богатим резервама Кине, цена је јефтинија, тако да натријум-јонска батерија у области складиштења енергије великих размера има широке изгледе за примену. Међутим, тренутна индустријализација натријум-јонских батерија и даље постоји у процесу ниже густине енергије, краћег животног века и других проблема, што озбиљно ограничава даљу примену.
Технолошки центар чврстог енергетског система на челу са истраживачем Цуи Гуанглеиом са Института за енергију Кингдао, Кинеске академије наука, почео је да поставља натријум-јонску батерију 2011. године, у комбинацији са националним стратешким потребама и основним научним питањима у целини, заснованој на на врхунцу, јединствен начин да се развије низ кључних материјала натријум-јонских батерија и кључних технологија за електролит, а последњих година је постигао низ важних резултата, постављајући истраживачку основу за развој индустријализације натријум-јонских батерија . У 2015. години, технолошки центар је развио колектор порозног графита и одговарајућу технологију пре-натријумовања кроз ласерску перфорацију полиимидног графитног филма, што је значајно смањило цену и побољшало густину енергије натријум-јонских батерија (Елецтроцхемистри Цоммуницатионс 2015, 61, {{9} }; Јоурнал оф Повер Соурцес 2015, 297, 457-463; ЗЛ201510242864.9). Године 2016. развијени су и патентирани полимерни електролити на бази полиакрилата са високом јонском проводљивошћу ин ситу солидификацијом (ЗЛ2016101506 ЗЛ2016101506 ЗЛ2016101506 ЗЛ2016101506; ). ЗЛ201611224300.3), који је побољшао перформансе међуфазног транспорта јона између електролита у чврстом стању и материјала електроде, остварујући значајно повећање перформанси вишеструкости натријумских батерија. натријумова батерија је конструисана, а састављене меко упаковане натријумове батерије и даље могу безбедно да раде у тешким условима савијања или сечења углова, без цурења или опасности од пожара. Не долази до цурења течности или опасности од пожара (Нано Рес. 2019, 12, 2230-2237; ЗЛ201911259343.9; ЗЛ201911357076.9). 2022, у циљу даљег побољшања сигурности електролита, технолошки центар је дизајнирао и развио нову формулу фосфатног естра отпорног на пламен која узима у обзир стабилност високог напона. У 2022. години, у циљу даљег побољшања безбедности електролита, центар је дизајнирао и развио нову формулацију фосфатних естарских успоривача пламена са стабилношћу високог напона (АЦС Аппл. Матер. Интерфацес 2022, 14, 15, 17444-17453) и суштински безбедан, зелени и јефтин водени електролит (АЦС Аппл. Матер. Интерфацес 2022, 14, 29, 33041-33051; ЗЛ202011357076.9). -33051; ЗЛ202011071670.4; ЗЛ202111281780.8).
Недавно је Технолошки центар Солид Стате Енерги Системс направио значајан напредак у области јефтиних натријум-јонских батерија, а резултати истраживања објављени су у међународним ауторитативним часописима Ангев. Цхем. Инт. Ед., Адв. Енерги Матер. и Матер за складиштење енергије. (Фиг. 1). Као одговор на проблеме преципитације водоника и растварања јона метала електроде изазване слободним молекулима воде у традиционалном воденом електролиту, истраживачки тим је добио нови систем полимерног електролита ултра високе концентрације за натријум-јонске батерије кроз регулацију водоничне везе помоћу метилација, и стабилност циклуса натријумских батерија постигла је значајно побољшање (Ангев. Цхем. Инт. Ед. 2023, е202311589). Истовремено, истраживачки тим је открио да је НаХ у натријум металној аноди СЕИ главни фактор који утиче на перформансе батерије, што је важан механизам који доводи до квара натријум батерија, и да НаХ настаје спонтаном реакцијом. између водоника који се ствара у циклусу батерије и депонованог метала натријума (Енерги Стораге Матер. 2023, 61, 102891). Истраживачки тим даље сумира основне принципе и напредак у истраживању тренутних електролита за натријум-јонске батерије и радује се будућем развоју електролита (Адв. Енерги Матер. 2023, 2301758).

Слика 1 Напредак основних истраживања натријум-јонских батерија у Технолошком центру чврстог енергетског система.
На основу горе наведених истраживачких основа и акумулације технологије, након више од десет година напора, Технолошки центар Солид Стате Енерги Систем, који води истраживач Гуанглеи Цуи, успешно је развио јефтин, високу сигурност и високе перформансе чврстог натријум-јона батерије. Тренутно развијена чврста натријум-јонска батерија има густину енергије већу од 140 Вх/кг у електричном језгру и специфичну густину енергије већу од 110 Вх/кг у модулу батерије; има ултра-високу сигурност, која може да прође тест убода игле без дима, сагоревања или експлозије, а реализована је у демонстрационој примени електричних возила на два точка (слика 2). У будућности, тим ће наставити да развија кључне материјале и основне технологије за натријум-јонске батерије како би задовољио потребе тржишта у складу са различитим сценаријима примене, фокусирајући се на електрична возила мале брзине, нова енергетска возила 48 В системе напајања, кућне складиште енергије и друге области.