Proses Pengeluaran Bateri Natrium-Ion: Dari Bahan Mentah ke Sel Selesai

Bateri natrium-ion (bateri NA-ion) telah menarik perhatian yang ketara sebagai alternatif yang menjanjikan kepada bateri lithium-ion kerana kelimpahan dan kos rendah sumber natrium. Proses pengeluaran bateri natrium-ion berkongsi banyak persamaan dengan bateri lithium-ion, tetapi terdapat juga beberapa perbezaan utama disebabkan oleh sifat unik bahan berasaskan natrium. Artikel ini menggariskan langkah-langkah utama dalam proses pembuatan bateri natrium-ion.

Bahan Katod

Bahan katod biasa untuk bateri natrium-ion termasuk oksida berlapis (NaxtMO2, di mana TM=logam peralihan), sebatian polyanionik (seperti Na3v2 (PO4) 3), dan analog biru Prussian. Bahan-bahan ini disintesis melalui tindak balas pepejal, proses sol-gel, atau kaedah co-precipitation.

Bahan anod

Karbon keras yang berasal dari biomas atau padang adalah bahan anod yang paling banyak digunakan untuk bateri natrium-ion. Prekursor karbon keras dikasbonkan pada suhu tinggi (biasanya 1000-1300 darjah) untuk membuat struktur karbon yang tidak disengajakan yang sesuai untuk penyimpanan natrium-ion.

Elektrolit

Elektrolit biasanya terdiri daripada garam natrium (seperti NaClo4, Napf6, atau Natfsi) yang dibubarkan dalam pelarut berasaskan karbonat (EC, DMC, PC). Elektrolit keadaan pepejal, termasuk bahan berasaskan nasicon dan sulfida, juga sedang dibangunkan.

Pemisah

Pemisah polietilena (PE) dan polipropilena (PP), yang biasa digunakan dalam bateri lithium-ion, juga boleh digunakan untuk bateri natrium-ion, walaupun keserasian dengan elektrolit NA-ion ditilai dengan teliti.

Penyediaan buburan

Bahan aktif (katod dan anod), bahan tambahan konduktif (karbon hitam), dan pengikat (seperti PVDF, CMC, atau SBR) dicampur dengan pelarut (NMP untuk katod, air untuk anod) untuk mencipta buburan seragam.

Salutan

Bubur itu sama rata ke atas kerajang aluminium (katod) dan foil tembaga (anod). Bagi sesetengah bateri natrium-ion, kedua-dua elektrod boleh menggunakan kerajang aluminium, bergantung kepada tetingkap voltan dan sifat bahan.

Pengeringan

Elektrod bersalut dikeringkan dalam ketuhar untuk menghilangkan pelarut sisa. Suhu dan tempoh pengeringan dikawal dengan teliti untuk mencegah kemerosotan bahan.

Selepas pengeringan, elektrod melewati sepasang penggelek ketepatan untuk mencapai ketebalan seragam, meningkatkan ketumpatan, dan memastikan hubungan yang baik antara bahan aktif dan pengumpul semasa.

Elektrod dipotong ke dalam bentuk yang dikehendaki (biasanya segi empat tepat untuk sel kantung atau silinder untuk sel silinder). Elektrod positif, pemisah, dan elektrod negatif ditumpuk atau luka ke dalam format sel akhir.

Sel kantung

Lapisan pemisar elektrod yang disusun disertakan dalam kantung plastik aluminium. Elektrolit disuntik ke dalam kantung, dan kantung itu dimeterai haba untuk mengelakkan kebocoran.

Sel silinder dan prisma

Perhimpunan elektrod luka dimasukkan ke dalam logam boleh. Elektrolit ditambah, diikuti dengan pengedap dengan topi.

Sel -sel yang dipasang menjalani proses pengecasan awal, yang dikenali sebagai pembentukan. Langkah ini membolehkan lapisan antara muka elektrolit pepejal (SEI) terbentuk pada permukaan anod, yang penting untuk kestabilan bateri. Protokol pembentukan untuk bateri natrium-ion mungkin berbeza sedikit dari sel lithium-ion disebabkan oleh kimia SEI yang berbeza.

Selepas pembentukan, sel -sel dibiarkan berumur selama beberapa hari untuk menstabilkan kimia dalaman mereka. Setiap sel menjalani ujian kawalan kualiti, termasuk pemeriksaan kapasiti, pengukuran rintangan dalaman, pengesanan kebocoran, dan ujian keselamatan.

Sel -sel yang diuji dipasang ke dalam modul dan pek bateri. Sistem pengurusan bateri (BMS) disepadukan untuk memantau voltan, suhu, dan arus untuk memastikan operasi yang selamat.

Proses pengeluaran bateri natrium-ion memanfaatkan banyak infrastruktur bateri lithium-ion yang sedia ada, menjadikannya agak mudah bagi pengeluar untuk mengadopsi. Walau bagaimanapun, bahan natrium-ion mempamerkan sifat elektrokimia dan fizikal yang berbeza, yang memerlukan beberapa pelarasan dalam formulasi buburan, pemilihan elektrolit, dan protokol pembentukan. Oleh kerana teknologi natrium-ion terus matang, kelebihan kosnya dan kelimpahan bahan mentah dapat menjadikannya pesaing yang kuat dalam aplikasi penyimpanan tenaga berskala besar.