Американски изследователи са разработили нов вид клетка за натриево-йонна батерия, която работи надеждно при температури до -100°C. Батерията е тествана със симулирани и реални възобновяеми енергийни източници, включително вятърна и слънчева енергия, и поддържа стабилна производителност както в лабораторни, така и в полеви условия.
Изследователска група, ръководена от учени от Университета Пърдю, е изработила клетката за натриево-йонна батерия, използвайки компоненти, съвместими с изключително ниски температури. Батерията е тествана при тежки условия, докато е била свързана с възобновяеми енергийни източници.
Технологията се счита за по-устойчива алтернатива на конвенционалните литиево-йонни батерии, тъй като натриевите съединения са по-изобилни.
„Нашето изследване представя първата практическа оценка и полева демонстрация на пликова клетка за натриево-йонна батерия, работеща при ултраниски температури, доказвайки нейната стабилност за съхранение на вятърна и слънчева енергия до -100°C“, каза водещият автор Вилас Г. Пол.
По неговите думи, тази нова разработка проправя пътя за внедряване на устойчиви системи за съхранение на енергия с батерии дори „в сурови климатични условия и при космически приложения“.
Анодът на новия тип клетка се състои от твърд въглерод (HC) с 90% активен материал, докато катодът е направен от натриево-ванадиев фосфат с 85% активен материал. Няколко слоя от тях са подредени един върху друг с полипропиленов сепаратор и закрепени с лепяща лента.
Алуминиеви пластини са заварени към електродите и целият този стек накрая е затворен в алуминиев плик с полимерно покритие. След запечатване на три страни учените добавят и необходимия електролит.
За лабораторните тестове екипът изгражда изключително нискотемпературна система, охлаждана с течен азот.
При първоначалните оценки новият тип клетки са циклично задействани между 2,5 и 3,8 V при стайна температура (25°C), -25°C и -50°C. Постигнатата специфична енергия излиза приблизително 96 Wh/kg при стайна температура, 74 Wh/kg при -25°C и 46 Wh/kg при -50°C.
В друга лабораторна установка екипът свързва батерията към малък вятърен генератор, за да симулира производство на възобновяема енергия, с настолен вентилатор, осигуряващ въздушен поток. При тези условия клетката доставя съответно 85 Wh/kg, 47 Wh/kg и 39 Wh/kg при стайна температура, -25°C и -50°C.
Изследователите също така тестват инсталацията в съчетание с ветрогенератор на открито в Уест Лафайет, Индиана, където температурите са около -10°C. „Това подкрепя нашите лабораторни измервания на производителността на зареждане и разреждане на батерията при много ниска температура“, съобщи групата.
В последния експеримент те се връщат в лабораторията, за да работят с новия тип клетка при -100°C, като я свързват с поликристална силициева слънчева клетка при условия, подобни на тези, срещани в космически среди. В тази инсталация натриево-йонната клетка постигна специфични енергийни стойности до 76 Wh/kg.
„Проучването показа, че когато бива използвана за съхранение на слънчева енергия, клетката. запазва забележителна стабилност и доставя специфична енергия от приблизително 70 Wh/kg при тази изключително предизвикателна температура – съществена възможност за приложения като мисии в дълбокия космос или много суров, студен климат“, заключава Пол.
