Берлинская белизна: нишевый, но необычный материал

Движимые целью достижения углеродной нейтральности, натрий-ионные батареи появились в областях хранения энергии и старт-стопных приложений из-за их обильных ресурсов и низкой стоимости. Среди трех основных катодных маршрутов для натрий-ионных батарей прусский маршрут постепенно привлекает внимание. В настоящее время прусские материалы делятся на берлинскую лазурь и берлинская белизна. Основная причина разницы в цвете между двумя катодами заключается в кристаллической воде. Берлинская белизна требуют дальнейшей дегидратации на основе берлинской лазури, что требует точного контроля кристаллической воды.

I. Характеристики и принцип действия

Берлинская белизна, химически известная как цианид натрия и железа, обладает уникальной структурой с открытым каркасом. Эта структура обеспечивает просторный и низкоомный канал передачи для ионов натрия, что обеспечивает быструю интеркаляцию и деинтеркаляцию во время зарядки и разрядки и обеспечивает аккумулятору превосходные скоростные характеристики, т. е. способность быстро заряжаться и разряжаться при высоких токах. Между тем, его составные элементы, железо и натрий, широко доступны и экономически эффективны, закладывая экономическую основу для крупномасштабной коммерциализации натрий-ионных аккумуляторов.

II. Преимущества производительности

(I) Высокая удельная емкость

Теоретическая удельная емкость берлинской белизны достигает 155 мАч/г. В практических применениях, за счет технологической оптимизации, удельная емкость ее серийно выпускаемых материалов может достигать около 155 мАч/г. Аккумуляторы из берлинской белизны имеют относительно высокую плотность энергии, что продлевает срок службы батареи и соответствует высоким требованиям к плотности энергии электростанций с длительным хранением энергии (LDES).

(II) Высокая устойчивость к циклам

Благодаря своей стабильной структуре берлинская белая может сохранять хорошую производительность после нескольких циклов заряда-разряда. Согласно соответствующим материалам, при циклировании со скоростью 1С ее уровень сохранения емкости составляет ≥90%, что обеспечивает длительный срок службы батареи, снижает затраты на замену и повышает экономичность и надежность системы. Это преимущество особенно очевидно в сценариях хранения энергии с частыми циклами заряда-разряда.

(III) Широкая температурная приспособляемость

Prussian white сохраняет стабильную производительность в диапазоне температур от -20℃ до 60℃ без существенного ухудшения. Он может адаптироваться к перепадам температур в разных регионах и изменениям температуры окружающей среды, не требуя сложной системы терморегулирования. Будь то холодные зимы на севере или жаркое лето на юге Китая, батареи Prussian white могут работать нормально, что снижает системные затраты и трудности обслуживания.

(IV) Высокая безопасность

Берлинская белизна демонстрирует отличную термическую стабильность, что делает ее менее склонной к тепловому разгону из-за перегрева. Ее химические свойства стабильны, и ей трудно бурно реагировать с электролитами, что принципиально снижает риск возгорания и взрыва батареи, обеспечивая безопасный барьер для использования батареи. Ее высокая безопасность особенно ценна в хранилищах энергии и электромобилях в густонаселенных районах.

III. Технологические прорывы и прогресс индустриализации

В настоящее время отечественных предприятий, производящих берлинскую белизну, по-прежнему относительно немного. Wenzhou Sodium New Energy Technology Co., Ltd. достигла замечательных результатов в НИОКР берлинской белизны. Компания оптимизировала технологию приготовления монокристаллической берлинской белизны, преодолев проблему точного контроля кристаллической воды, достигнув точного контроля содержания кристаллической воды, повысив кристалличность и чистоту материала и улучшив электрохимические характеристики. В настоящее время производственная линия компании с годовым объемом производства 1200 тонн берлинской белизны начала работу в октябре 2024 года. Планирование масштабной мощности в 10 000 тонн неуклонно продвигается вперед. Используя опыт своей пилотной линии в 100 тонн, производственный процесс компании упрощается, затраты контролируются, а показатели безопасности выдающиеся. Она стала заметным игроком в экосистеме отрасли натрий-ионных аккумуляторов, сформировав стратегические партнерства с несколькими ведущими предприятиями для оказания помощи клиентам аккумуляторных элементов в разработке высокопроизводительных натрий-ионных аккумуляторов. Ее продукция широко применяется в таких областях, как двух- и трехколесные транспортные средства, низкоскоростные четырехколесные транспортные средства, старт-стопные источники питания для автомобилей/мотоциклов, системы хранения энергии и специальные источники питания, способствуя развитию новой энергетической отрасли и переходу к экологически чистым и низкоуглеродным методам работы.

IV.Перспективы применения

Берлинская белизна имеет широкие перспективы применения в различных областях. В системах хранения энергии ее высокая циклическая стабильность и широкая температурная адаптивность обеспечивают долгосрочную стабильную работу электростанций ESS, снижая затраты на обслуживание и замену. В области старт-стоп ее эксплуатационные преимущества могут оптимизировать производительность батареи, обеспечивая высокий C-rate и длительный срок службы для старт-стопных источников питания. В будущем, с технологическими достижениями и расширением мощностей, ожидается, что берлинская белизна станет одним из важных катодных материалов, стимулируя бурное развитие отрасли натрий-ионных батарей и внося вклад в глобальный энергетический переход.

В качестве катодного материала для натрий-ионных аккумуляторов берлинская белизна появилась в новом энергетическом секторе благодаря своим преимуществам, таким как высокая удельная емкость и высокая циклическая стабильность. С технологическими прорывами и развитием индустриализации перспективы ее применения станут еще шире, способствуя реализации зеленых и низкоуглеродных практик и устойчивому развитию энергетики.

Источник: https://news.metal.com/newscontent/103382778/[SMM-Analysis]-Prussian-White:-A-Niche-Yet-Extraordinary-Material-How-Does-It-Maintain-Competitiveness-with-Low-Cost