Наскільки безпечні натрій-іонні акумулятори? Нове дослідження розкриває ключові аспекти систем накопичення енергії наступного покоління

Оскільки глобальний енергетичний ландшафт зміщується в бік сталого розвитку, дослідники досліджують технологія акумуляторів наступного покоління щоб задовольнити зростаючий попит на безпечні та доступні системи зберігання енергії. Серед цих інновацій, натрій-іонні батареї привертають увагу завдяки своїм переваги щодо вартості та залежність від рясні, ресурсобезпечні матеріали, позиціонуючи їх як перспективну альтернативу літієвим елементам.

Дослідження безпеки натрій-іонних акумуляторів в умовах стресу

Нещодавній передові дослідження акумуляторівПроєкт досліджував, як натрій-іонні батареї поводяться під екстремальним механічним навантаженням. Команда провела тестування безпеки акумуляторів процедура, відома на міжнародному рівні як тест на проникнення нігтів, призначений для моделювання внутрішніх коротких замикань та оцінки стійкості акумулятора під час критичних випадків відмови.

Цей тест включав проколювання елемента металевим штифтом для запуску контрольованої реакції. Головною метою було визначити, чи можуть натрій-іонні акумулятори зазнавати тепловий втеча, небезпечний стан, коли елемент перегрівається та може займатися або вибухати.

Використання високошвидкісна рентгенівська томографія у спеціалізованій випробувальній камері вчені вперше змогли спостерігати як клітини з іонами натрію реагують внутрішньо під час механічного пошкодження — що пропонує важливе розуміння конструкції безпечніші системи накопичення енергії.

Порівняння натрій-іонних та літій-іонних акумуляторів

Щоб краще зрозуміти ці результати, дослідники порівняли натрій-іонні акумулятори з двома іншими поширеними літієвими системами: одна з хімія нікелю, марганцю та кобальту широко використовується в електромобілях, а інший має склад літій-залізофосфату, популярний у відновлюване зберігання енергії інсталяції.

Результати виявили помітні відмінності. літій-залізо-фосфатний акумулятор продемонстрував високу стабільність, тоді як нікель-марганцево-кобальтова комірка поводилася передбачувано завдяки вбудованій механізми безпеки функціонує належним чином.

Однак, натрій-іонний акумулятор продемонстрував раптову та інтенсивну реакцію, що нагадувала вибух. Подальший аналіз виявив несправність у система вентиляції акумулятора, що не змогло зняти внутрішній тиск. Зі швидким зростанням тиску частини захисної конструкції стали закупореними, що призвело до раптового вибуху. Важливо, що ця проблема була пов'язана з механічне проектування, а не до хімічний склад самої натрій-іонної технології.

Удосконалення механізмів безпеки акумуляторів для майбутніх розробок

У дослідженні підкреслюється, що механізми безпеки акумулятора не можна просто передавати між різними типами комірок. Кожен хімічний склад акумулятора вимагає індивідуально налаштованих систем для управління теплом, тиском та структурною цілісністю.

Для накопичувач енергії на основі натрій-іонів, це означає, що запобігання тепловому вильоту і вентиляційні системи повинні бути спеціально розроблені та ретельно протестовані для забезпечення надійної роботи.

Ці висновки не ставлять під сумнів загальний потенціал безпеки натрій-іонних акумуляторів; натомість вони підкреслюють необхідність екологічний дизайн акумулятора, що інтегрує обидва хімічний склад та механічний захист. Це дослідження підтримує постійний розвиток стандарти безпеки та протоколи випробувань для наступного покоління відновлювані та стійкі акумуляторні системи.