Ερευνητές στην Κίνα επινόησαν ένα σύστημα που συνδυάζει θερμική σταθερότητα, σταθερότητα διεπαφής και φυσική απομόνωση σε ένα πλαίσιο προστασίας πολλαπλών στρώσεων
Μια ερευνητική ομάδα από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών ανέπτυξε μια μπαταρία ιόντων νατρίου που εξαλείφει τη θερμική διαφυγή σε επίπεδο αμπεροώρας, σύμφωνα με ευρήματα που δημοσιεύθηκαν στο Nature Energy στις 6 Απριλίου.
Προώθηση της βιομηχανίας
Η ομάδα, με επικεφαλής τον Hu Yongsheng στο Ινστιτούτο Φυσικής, εισήγαγε έναν πολυμεριζόμενο μη εύφλεκτο ηλεκτρολύτη (PNE) που επιτρέπει αυτό που περιγράφει ως πλήρη καταστολή της θερμικής διαφυγής, έναν βασικό κίνδυνο ασφαλείας στα συστήματα μπαταριών.
Σε αντίθεση με τις συμβατικές προσεγγίσεις που βασίζονται σε πρόσθετα επιβράδυνσης φλόγας, το σύστημα συνδυάζει θερμική σταθερότητα, σταθερότητα διεπαφής και φυσική απομόνωση σε ένα πλαίσιο προστασίας πολλαπλών στρώσεων.
Πώς λειτουργεί
Όταν οι εσωτερικές θερμοκρασίες υπερβαίνουν τους 150°C, ο ηλεκτρολύτης μεταβαίνει από υγρό σε στερεό φράγμα. Αυτή η διαδικασία σχηματίζει ένα εσωτερικό στρώμα διαχωρισμού που εμποδίζει τη διάδοση της θερμότητας και αποτρέπει τις αλυσιδωτές αντιδράσεις μέσα στο στοιχείο.
Ο μηχανισμός έχει σχεδιαστεί για να σταματά τη διάδοση της βλάβης και όχι μόνο να καθυστερεί την ανάφλεξη, αντιμετωπίζοντας έναν περιορισμό στις παραδοσιακές στρατηγικές ασφάλειας των μπαταριών.
Αποτελέσματα επικύρωσης
Η τεχνολογία επικυρώθηκε σε ένα κυλινδρικό στοιχείο ιόντων νατρίου 3,5 Ah. Οι δοκιμές δεν έδειξαν καπνό, φωτιά ή έκρηξη κατά τη διείσδυση των καρφιών και καμία θερμική διαφυγή ακόμη και σε θερμοκρασίες έως και 300°C.
Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν πλήρη διακοπή των θερμικών διαδρομών διαφυγής υπό ακραίες συνθήκες.
Διατήρηση απόδοσης
Η βελτίωση της ασφάλειας δεν φαίνεται να μειώνει την απόδοση της μπαταρίας. Το στοιχείο λειτουργεί σε ένα εύρος θερμοκρασίας από -40°C έως 60°C και διατηρεί σταθερότητα σε τάσεις άνω των 4,3 V.
Η ενεργειακή πυκνότητα έφτασε τα 211 Wh/kg σε επίπεδο στοιχείου, σύμφωνα με τα αναφερόμενα δεδομένα.
Κλιμάκωση
Η έρευνα συνδέεται με την Zhongke Haina (HiNa), εταιρεία ανάπτυξης μπαταριών ιόντων νατρίου που ιδρύθηκε από το ίδιο ινστιτούτο.
Πρόσφατες γνωστοποιήσεις του κλάδου δείχνουν ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου κινούνται προς την εμπορική ανάπτυξη.
Σύμφωνα με την Hina, οι δοκιμές σε βαρέα φορτηγά έδειξαν περίπου 15% χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας ανά χιλιόμετρο και περίπου 20% μεγαλύτερη αυτονομία υπό τυπικές συνθήκες, με την εμπορική χρήση σε πρώιμο στάδιο να έχει ήδη ξεκινήσει. Συνάφεια με τον κλάδο
Η δυναμική του κόστους παραμένει βασικός παράγοντας.
Η HiNa αναμένει ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου θα φτάσουν στο ίδιο κόστος με τα συστήματα ιόντων λιθίου γύρω στο 2027, με επικαλυπτόμενα εύρη τιμών έως το 2028 καθώς η παραγωγή κλιμακώνεται.
Παράλληλες εξελίξεις από τις αυτοκινητοβιομηχανίες υπογραμμίζουν ευρύτερη δυναμική. Η BAIC αποκάλυψε μια μπαταρία ιόντων νατρίου ικανή να φορτίσει πλήρως σε περίπου 11 λεπτά, παράλληλα με σταθερή λειτουργία από -40°C έως 60°C και αντοχή σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
www.worldenergynews.gr
