| baterie cu sare de nichel | |
|---|---|
| Baterie reîncărcabilă FIAMM SoNick 48TL200 (48 V, 200 Ah) | |
| Intensitatea energetică specifică | 140 Wh/kg |
| Densitatea specifică de energie | 280 Wh/dm³ |
| Forta electromotoare | 2,58 V |
| Temperatura de lucru | de la 270°С la 350°С °С |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Bateria cu sare de nichel (Ni-NaCl, denumită baterie cu clorură de nichel-sodiu, numită baterie cu clorură de sodiu-nichel) este o sursă secundară de curent chimic în care metalul de sodiu este catodul , electrolitul este un separator de sticlă ceramică corindon (beta- alumină ). ) și sare topită, anod - sârmă de nichel . Forța electromotoare a unei baterii nichel-sare este de 2,56 V, densitatea de energie specifică este de aproximativ 140 Wh/kg în celule și peste 90 Wh/kg în bateriile finite cu sistem de control. În funcție de modul de funcționare (mod tampon sau ciclic), durata de viață este de la 3000 la 9000 de cicluri de încărcare-descărcare sau mai mult de 20-25 de ani în modul tampon. Bateriile cu sare de nichel pot fi depozitate descărcate, spre deosebire de bateriile plumb-acid și nichel-hidrură metalică , care trebuie depozitate complet încărcate, și bateriile de litiu-ion , care trebuie depozitate la 40% din capacitatea bateriei.
Bateriile nichel-sare (2 NaCl -Ni) sunt baterii cu consum specific ridicat de energie, cicluri și rezistență la temperaturi ridicate (temperatura de funcționare de la 270 la 350°C). Sunt fabricate din sare obișnuită de masă , ceramică și nichel. Bateriile sunt complet sigilate, relativ compacte în comparație cu bateriile tradiționale cu plumb-acid și ecologice.
Cercetările privind studiul bateriilor reîncărcabile pe bază de sodiu ca electrod negativ au început în anii 60 ai secolului trecut. Sodiul a atras atenția oamenilor de știință în primul rând datorită potențialului său electric ridicat de -2,71 V, greutate redusă, non-toxicitate și cost redus.
Cea mai cunoscută baterie pe bază de sodiu este bateria sodiu-sulf produsă de corporația japoneză NGK . Bateriile nichel-sare sunt o continuare logică a tehnologiei sodiu-sulf, deși nu prezintă dezavantajele inerente bateriilor sodiu-sulf, și anume, nu conțin sulf caustic, care, datorită proprietăților sale, contribuie la coroziunea rapidă a ceramică și astfel reduce durata de viață a bateriei.
Bateriile cu sare de nichel au fost testate pentru prima dată în anii 1970 de o echipă de oameni de știință din cadrul proiectului Zeolite Battery Research Africa (ZEBRA) din Pretoria, Africa de Sud, condus de dr. Johan Kotzer. Conform numelui prescurtat al proiectului, bateria a fost numită Zebra. În anii 1980, Beta Research and Development din Derby, Marea Britanie, a descris pe deplin chimia elementelor, procesele electrochimice și ciclul de producție.
De 20 de ani, un grup de oameni de știință perfecționează tehnologia, testând aditivi din diferite metale din substanța activă pentru a obține cei mai înalți indicatori de performanță.
Producția în serie de baterii nichel-sare pentru diverse industrii a fost lansată în 1998 în Stabio, Elveția, la uzina MES-DEA. Astăzi, această companie face parte din grupul FIAMM și produce baterii pentru energie, comunicații și sisteme de stocare a energiei.
O caracteristică a funcționării bateriei cu sare de nichel este starea topită a electrolitului (NaAlCl4) și a electrodului negativ (Na), al cărui punct de topire este de 157 ° C, respectiv 98 ° C. Din acest motiv, toate bateriile bazate pe utilizarea sodiului, cum ar fi sodiu-sulf, sunt clasificate ca fiind de înaltă temperatură și funcționează la o temperatură de aproximativ +250 ° C.
Electrodul negativ este fabricat din sodiu și este, de asemenea, în stare topit în timpul funcționării. Potențialul electric al sodiului (-2,71 V) l-a făcut extrem de atractiv pentru utilizarea în sistemele de stocare a energiei, plus că este ușor, inofensiv și, cel mai important, această substanță este ieftină.
Electrodul pozitiv este fabricat din nichel și, atunci când este încărcat, se transformă în clorură de nichel.
Electrozii pozitivi și negativi sunt separați unul de celălalt printr-o membrană separatoare ceramică. Este realizat din β-alumină (corindon), și asigură curgerea unei reacții electro-chimice, trecând ionii de sodiu prin sine.
Când este încărcată, sarea reacţionează cu nichel pentru a forma clorură de nichel, care eliberează 2 ioni de sodiu, care, trecând prin separatorul ceramic, se acumulează pe peretele său exterior.
În timpul descărcării, sarea de masă și nichelul sunt reduse în cavitatea internă a separatorului ceramic.
Procesul de încărcare/descărcare este complet inversat, fără formarea de produse secundare, ceea ce face posibilă obținerea unei durate de viață ridicate atât în modul tampon, cât și în modul ciclic.
Bateria asamblată are o densitate de energie puțin mai mică (>90 Wh/kg) datorită prezenței izolației termice și a unui modul de control electronic.