Натрий-ионный аккумулятор

Схема натрий-ионного аккумулятора
Натрий-ионный аккумулятор типоразмера 18650

Натрий-ионный аккумулятор (Na-ion) — тип электрического аккумулятора, который имеет близкие к литий-ионному аккумулятору энергетические характеристики, но стоимость применяемых в нём материалов значительно ниже (натрий примерно в 50 раз дешевле лития). Большим преимуществом натрий-ионных батарей является безвредность разряда до нуля, что делает более безопасной их перевозку и хранение[1].

История

Разработка натрий-ионных аккумуляторов началась ещё в 1970-х годах, но литий-ионные батареи показались производителям более многообещающими[2].

Разработка этого типа аккумулятора шла необычно долго, с 1990-х, а серийный выпуск начался лишь в начале 2015 года (компания Aquion Energy[англ.] выпустила первую Na-Ion батарею в формате батареи 18650)[3]. Продолжение исследований швейцарскими учёными позволило в 2017 году получить значительно большую стабильность ёмкости по числу циклов заряд-разряд[4].

Трудность в замене лития более дешёвым натрием возникла из-за разницы размеров катионов натрия Na+ и лития Li+ — больший диаметр первых затруднял создание сепараторов.

В ноябре 2017 французская компания Electrochemical Energy Storage (RS2E) анонсировала новую улучшенную батарею формата 18650, имеющую напряжение 3,5 В, удельную ёмкость 90 Вт*ч/кг, количество циклов заряд-разряд более 2000 без существенной потери ёмкости, что соответствует примерно 10 годам эксплуатации[5][6].

Натрий-ионная батарея для глобальной автоиндустрии (применения в электромобилях) впервые была представлена в июле 2021 года китайской компанией Contemporary Amperex Technology (CATL).

Характеристики

  • Напряжение
    • максимальное: 3,95 В (полностью заряжен)
    • номинальное 3,0 ~ 3,1 В
    • минимальное: 1,50 В (полностью разряжен)
    • Возможность разряда до 0 В без влияния на производительность аккумулятора
  • Диапазон рабочих температур при разряде: от −40 °C до +60 °C; при заряде: от -20 °C до 45 °C.

Натрий-ионный аккумулятор обладает ёмкостью не менее 115 А*ч/кг после 50 циклов, расчётную полную ёмкость (по катоду) 400 Вт*ч/кг[7]. Ресурс аккумуляторов ограничивал возможность коммерческого использования, но после 2015 года удалось значительно увеличить число циклов работы, используя многослойный оксидный катод[8].


См. также

Примечания

  1. ↑ Alex Scott. Challenging Lithium-Ion Batteries With New Chemistry | July 20, 2015 Issue - Vol. 93 Issue 29 | Chemical & Engineering News. cen.acs.org. Дата обращения: 14 октября 2018. Архивировано 22 августа 2015 года.
  2. ↑ Назван способ сделать электромобили дешевле Архивная копия от 14 сентября 2021 на Wayback Machine // Лента.ру, 14 сентября 2021
  3. ↑ Натрий-ионные аккумуляторы — в массы! // akkumag.ru - Магазин аккумуляторов. akkumag.ru. Дата обращения: 11 октября 2018. Архивировано 22 апреля 2019 года.
  4. ↑ L. Duchêne, R.-S. Kühnel, E. Stilp, E. Cuervo Reyes, A. Remhof. A stable 3 V all-solid-state sodium–ion battery based on a closo-borate electrolyte (англ.) // Energy & Environmental Science. — 2017. — Vol. 10, iss. 12. — P. 2609—2615. — ISSN 1754-5706 1754-5692, 1754-5706. — doi:10.1039/C7EE02420G. Архивировано 27 сентября 2018 года.
  5. ↑ Lamoureux, Manon (29 ноября 2017). "Tiamat se lance dans la production de batteries sodium-ion". Flottes Automobiles (фр.). Архивировано 29 марта 2019. Дата обращения: 11 октября 2018. {{cite news}}: |archive-date= / |archive-url= несоответствие временной метки; предлагается 29 марта 2019 (справка)
  6. ↑ A Battery Revolution in Motion (англ.). CNRS News. Дата обращения: 11 октября 2018. Архивировано 15 октября 2018 года.
  7. ↑ Ellis, B. L.; Makahnouk, W. R. M.; Makimura, Y.; Toghill, K.; Nazar, L. F. A multifunctional 3.5V iron-based phosphate cathode for rechargeable batteries. — Nature Materials, 2007.
  8. ↑ Barker, J.; Heap, R.J.; Roche, N.; Tan, C.; Sayers, R.; Lui, Y. Low Cost Na-ion Battery Technology. — 2014.

Ссылки

  • ГОСТ 15596—82 «Источники тока химические. Термины и определения»