Com o rápido desenvolvimento da tecnologia e a melhoria significativa das pessoas,#39; s padrões de vida, os produtos eletrônicos penetraram profundamente nas pessoas e#39; s vidas diárias. De dispositivos inteligentes portáteis a grandes ferramentas de transporte elétrico, todos mostram a poderosa força da tecnologia. O bom funcionamento desses dispositivos de alta tecnologia é inseparável da tecnologia de bateria eficiente e estável como suporte de energia. Entre eles, desde a comercialização de baterias de íons de lítio em 1991, eles rapidamente ocuparam uma posição central nas áreas de computadores, comunicações, redes e eletrônicos de consumo (4C) com seu excelente desempenho e mostraram uma forte tendência de crescimento no campo de veículos elétricos.
No entanto, como o mercado global de armazenamento de energia' s demanda por baterias secundárias continua a aumentar, as baterias de íons de lítio estão enfrentando os desafios de recursos limitados de lítio e distribuição desigual, o que limita sua expansão em vários campos. Portanto, explorar e desenvolver novas tecnologias de baterias de armazenamento de energia tornou-se o consenso e a necessidade urgente da indústria.
Nesse contexto, as baterias de íons de sódio, com suas vantagens de recursos abundantes, baixos custos de fabricação e excelente desempenho abrangente, entraram gradualmente em cena, fornecendo uma solução viável para aliviar a contradição de oferta e demanda causada pela escassez de recursos de lítio. Como um complemento eficaz às baterias de íons de lítio, espera-se que as baterias de íons de sódio desempenhem um papel fundamental no novo campo de armazenamento de energia, promovam o desenvolvimento diversificado da tecnologia de armazenamento de energia e contribuam para a construção de um sistema de energia mais verde e sustentável. No futuro, com a maturidade contínua da tecnologia e a redução adicional dos custos, espera-se que as baterias de íons de sódio sejam amplamente utilizadas em vários campos e abram um novo capítulo na tecnologia de armazenamento de energia.
Mesmo antes de os cientistas explorarem oficialmente os íons de sódio como meio de transmissão e armazenamento de eletricidade, o escritor francês Júlio Verne previu a forma potencial de baterias de íons de sódio com sua imaginação avançada em seu romance de ficção científica de 1870 "Vinte Mil Léguas Submarinas". Ele concebeu no livro o uso do oceano como fonte infinita de sódio para alcançar um ciclo de energia sustentável. Embora essa cena fictícia seja uma criação literária, ela coincide com a trajetória de desenvolvimento da tecnologia futura.
Desde que a Ford Company nos Estados Unidos desenvolveu baterias de sódio-enxofre de alta temperatura em 1968, o desenvolvimento de baterias de íons de sódio passou por reviravoltas, mas nunca parou. Em 2003, a NGK Company no Japão comercializou com sucesso baterias de sódio-enxofre de alta temperatura, marcando um grande salto na tecnologia de baterias de íons de sódio. Em 2018, o mundo' O primeiro veículo elétrico de baixa velocidade equipado com baterias de íons de sódio foi lançado, levando essa tecnologia de ponta do laboratório para os olhos do público e integrando-a oficialmente às pessoas e às pessoas.#39; s vidas diárias.
Hoje, como uma importante bateria secundária, as baterias de íons de sódio têm um princípio de funcionamento semelhante ao das baterias de íons de lítio. Os íons de sódio vão e voltam entre os eletrodos positivo e negativo para realizar o armazenamento e a liberação de energia elétrica. Esse mecanismo mostra o charme científico das baterias de íons de sódio e também indica suas amplas perspectivas de aplicação no futuro campo de armazenamento de energia.
Em comparação com as baterias de íons de lítio, as baterias de íons de sódio têm vantagens significativas:
Recursos abundantes: O sódio é o sexto elemento mais abundante na terra;#39; s, com distribuição uniforme de recursos e baixo custo.
Compatibilidade de produção: As baterias de íons de sódio têm princípios de funcionamento semelhantes aos das baterias de íons de lítio e os processos e equipamentos de produção podem ser compatíveis.
Excelente desempenho de taxa: As baterias de sódio têm maior condutividade iônica e menor energia de solvatação.
Ampla faixa de operação de temperatura: As baterias de íons de sódio podem funcionar normalmente na faixa de temperatura de -40 ° C a 80 ° C, e a taxa de retenção de capacidade excede 90% a -20 ° C.
Alta segurança: As baterias de íons de sódio não pegam fogo ou explodem em testes de sobrecarga, descarga excessiva, curto-circuito, queda e esmagamento e podem ser descarregadas até 0 volts.
Vantagem de custo: O preço do carbonato de sódio é muito inferior ao do carbonato de lítio, e os eletrodos positivo e negativo das baterias de sódio usam papel alumínio, reduzindo ainda mais os custos de produção.
Embora as baterias de íons de sódio tenham muitas vantagens, elas ainda enfrentam vários desafios no caminho para a comercialização total:
Densidade de energia insuficiente: A maior massa atômica de sódio leva a uma menor densidade de energia de massa e densidade de energia de volume das baterias de íons de sódio do que as baterias de íons de lítio. Para compensar essa deficiência, o desempenho da bateria precisa ser melhorado por meio de um design inovador do sistema de materiais.
Baixo desempenho do ciclo: Os tempos de ciclo das baterias de íons de sódio são cerca de 1500 vezes, o que é significativamente menor do que o das baterias de fosfato de ferro e lítio de lítio e ternário. Para ser aplicado no campo de armazenamento de energia, os tempos de ciclo precisam ser aumentados para dezenas de milhares de vezes.
Questões de segurança: Embora as baterias de íons de sódio tenham certas vantagens em segurança, o eletrólito é inflamável e o crescimento de dendritos de sódio no eletrodo negativo pode causar um curto-circuito. Portanto, melhorias precisam ser feitas em materiais de eletrodos negativos e eletrólitos para aumentar a segurança da bateria.
Vantagem de custo não totalmente manifestada: Embora as baterias de íons de sódio tenham uma vantagem nos custos de material, sua indústria ainda não está madura. Em comparação com as baterias de fosfato de ferro e lítio com custos mais baixos, a vantagem de custo das baterias de íons de sódio não foi totalmente refletida.
No processo de produção de baterias de íons de sódio, os grânulos de zircônia (grânulos de ZrO2) desempenham um papel crucial como um importante meio de moagem. Devido às suas excelentes propriedades físicas e químicas, os grânulos de zircônia são amplamente utilizados no processo de preparação de materiais de bateria de íons de sódio.
Alta dureza e tenacidade: Os grânulos de zircônia têm dureza e tenacidade muito altas e podem manter sua estabilidade de forma e tamanho sem serem facilmente quebrados em um ambiente de moagem de alta energia. Isso permite que ele ainda forneça efeitos de retificação estáveis durante longos processos de retificação.
Forte resistência ao desgaste: Os grânulos de zircônia têm excelente resistência ao desgaste e não serão facilmente desgastados ou deformados, prolongando assim a vida útil do equipamento de moagem e reduzindo os custos de produção.
Boa estabilidade química: Os grânulos de zircônia apresentam estabilidade química extremamente alta em ácidos, álcalis e outras substâncias químicas e não reagem com os materiais de moagem, garantindo a pureza e o desempenho dos materiais da bateria de íons de sódio.
Alta densidade: A densidade dos grânulos de zircônia é relativamente alta. No processo de retificação, pode gerar maior transferência de energia e melhorar a eficiência de retificação dos materiais, ajudando a obter partículas mais finas e uniformes.
No processo de produção de baterias de íons de sódio, a preparação de materiais de eletrodos é crucial. O tamanho das partículas, a uniformidade e as características da superfície dos materiais dos eletrodos afetam diretamente o desempenho das baterias, como densidade de energia, ciclo de vida e segurança.
Refinamento e homogeneização de materiais de eletrodos: Os grânulos de zircônia podem efetivamente refinar o tamanho das partículas dos materiais do eletrodo até o nível nanométrico por meio de retificação de alta energia, aumentando assim a área de superfície e a atividade de reação dos materiais. Uma distribuição uniforme do tamanho das partículas ajuda a otimizar o desempenho eletroquímico da bateria e melhorar a taxa de migração de íons de sódio na bateria e a consistência da bateria.
Modificação da superfície do material: Durante o processo de moagem, os grânulos de zircônia podem efetivamente modificar a superfície do material e melhorar as características da superfície do material. Essa modificação pode não apenas melhorar a atividade de reação eletroquímica do material, mas também aumentar sua compatibilidade com o eletrólito, melhorando assim o desempenho geral da bateria.
Melhore a segurança da bateria: Os grânulos de zircônia podem evitar problemas de segurança da bateria causados pela redução da pureza do material durante o processo de moagem. Os materiais de eletrodo de alta pureza reduzem impurezas desnecessárias, reduzindo assim os riscos de segurança durante o uso da bateria, como curtos-circuitos ou fuga térmica.
As baterias de íons de sódio têm amplas perspectivas de aplicação e espera-se que sejam um poderoso complemento às baterias de íons de lítio e tragam mais conveniência para as pessoas e#39; s vidas. No entanto, ainda há muitos problemas a serem resolvidos para alcançar a comercialização generalizada de baterias de íons de sódio. Do ponto de vista da pesquisa de aplicações, é necessário otimizar ainda mais os processos de fabricação e montagem de componentes de baterias. Mais importante, é necessário dedicar-se à pesquisa básica e descobrir e compreender os processos termodinâmicos e cinéticos que controlam a química desses sistemas. Os grânulos de zircônia desempenham um papel fundamental na produção de baterias de íons de sódio. Por meio de suas excelentes características, como alta dureza, resistência ao desgaste, estabilidade química e alta densidade, os grânulos de zircônia podem melhorar significativamente a eficiência da preparação e a qualidade dos materiais de eletrodo de bateria de íons de sódio, melhorando assim o desempenho e a segurança das baterias. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de baterias de íons de sódio, a aplicação de grânulos de zircônia promoverá ainda mais o processo de industrialização dessa nova tecnologia de bateria. A sociedade precisa de um futuro mais sustentável e verde. Trabalhemos em conjunto para promover o desenvolvimento de baterias de iões de sódio.
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Sanxin Novos Materiais Co., Ltd. foco na produção e venda de grânulos cerâmicos e peças como meios de moagem, contas de jateamento, esfera de rolamento, peça de estrutura, forros cerâmicos resistentes ao desgaste, nanopartículas nano pó
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