| nikl-solná baterie | |
|---|---|
| Nabíjecí baterie FIAMM SoNick 48TL200 (48 V, 200 Ah) | |
| Měrná energetická náročnost | 140 Wh/kg |
| Měrná hustota energie | 280 Wh/dm³ |
| Elektromotorická síla | 2,58 V _ |
| Pracovní teplota | od 270 °С do 350 °С °С |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
Nikl-solná baterie (Ni-NaCl, aka nikl-sodná chloridová baterie, aka sodno-nikl-chloridová baterie) je sekundární chemický zdroj proudu , ve kterém je katodou kovový sodík , elektrolytem je korundový keramický skleněný separátor (beta- oxid hlinitý ) a roztavená sůl, anoda - niklový drát. Elektromotorická síla nikl-solné baterie je 2,56 V, měrná hustota energie je cca 140 Wh/kg v článcích a přes 90 Wh/kg u hotových baterií s řídicím systémem. V závislosti na provozním režimu (vyrovnávací nebo cyklický režim) je životnost od 3000 do 9000 cyklů nabití-vybití, nebo více než 20-25 let v režimu vyrovnávací paměti. Niklo-solné baterie lze skladovat vybité, na rozdíl od olověných a nikl-metal hydridových baterií, které je nutné skladovat plně nabité, a lithium-iontových baterií , které je nutné skladovat na 40 % kapacity baterie.
Nikl-solné baterie (2 NaCl -Ni) jsou baterie s vysokou měrnou spotřebou energie, cyklováním a odolností vůči vysokým teplotám (provozní teplota od 270 do 350°C). Jsou vyrobeny z obyčejné kuchyňské soli , keramiky a niklu. Baterie jsou zcela uzavřené, relativně kompaktní ve srovnání s tradičními olověnými bateriemi a šetrné k životnímu prostředí.
Výzkum studia dobíjecích baterií na bázi sodíku jako záporné elektrody začal v 60. letech minulého století. Sodík upoutal pozornost vědců především pro svůj vysoký elektrický potenciál -2,71 V, nízkou hmotnost, netoxicitu a nízkou cenu.
Nejznámější sodíkovou baterií je sodno-sírová baterie vyráběná japonskou korporací NGK . Nikl-solné baterie jsou logickým pokračováním sodno-sirné technologie, přičemž nemají nevýhody vlastní sodíkovo-sirným bateriím, totiž neobsahují žíravou síru, která svými vlastnostmi přispívá k rychlé korozi keramiky a tím snižuje životnost baterie.
Niklo-solné baterie byly poprvé testovány v 70. letech minulého století týmem vědců v projektu Zeolite Battery Research Africa (ZEBRA) v Pretorii v Jižní Africe pod vedením doktora Johana Kotzera. Podle zkráceného názvu projektu dostala baterie název Zebra. Během 80. let Beta Research and Development of Derby, UK, plně popsal chemii prvků, elektrochemické procesy a výrobní cyklus.
Již 20 let skupina vědců zdokonaluje technologii a testuje přísady z různých kovů v aktivní látce, aby bylo dosaženo nejvyšších ukazatelů výkonnosti.
Sériová výroba nikl-solných baterií pro různá průmyslová odvětví byla zahájena v roce 1998 ve švýcarském Stabiu v závodě MES-DEA. Dnes je tato společnost součástí skupiny FIAMM a vyrábí baterie pro energetické, komunikační a energetické systémy.
Charakteristickým rysem provozu nikl-solné baterie je roztavený stav elektrolytu (NaAlCl4) a záporné elektrody (Na), jejichž bod tání je 157 ° C a 98 ° C. Z tohoto důvodu jsou všechny baterie založené na použití sodíku, jako je sodík-síra, klasifikovány jako vysokoteplotní a pracují při teplotě asi +250 ° C.
Záporná elektroda je vyrobena ze sodíku a během provozu je také v roztaveném stavu. Elektrický potenciál sodíku (-2,71 V) jej učinil extrémně atraktivním pro použití v systémech skladování energie, navíc je lehký, neškodný a co je nejdůležitější, tato látka je levná.
Kladná elektroda je vyrobena z niklu a po nabití se přemění na chlorid nikelnatý.
Kladné a záporné elektrody jsou od sebe odděleny keramickou separační membránou. Je vyrobena z β-oxidu hlinitého (korundu) a zajišťuje tok elektrochemické reakce, kdy jím prochází ionty sodíku.
Po nabití sůl reaguje s niklem za vzniku chloridu nikelnatého, který uvolňuje 2 ionty sodíku, které se při průchodu keramickým separátorem hromadí na jeho vnější stěně.
Během vypouštění se ve vnitřní dutině keramického separátoru redukuje kuchyňská sůl a nikl.
Proces nabíjení/vybíjení je zcela obrácený, bez tvorby jakýchkoliv vedlejších produktů, což umožňuje dosáhnout vysoké životnosti jak ve vyrovnávacím, tak v cyklickém režimu.
Sestavená baterie má o něco nižší hustotu energie (>90 Wh/kg) díky přítomnosti tepelné izolace a elektronického řídicího modulu.