سوڈیم سالٹ بیٹریوں پر نئی توانائی کی ریس کا تجزیہ

سوڈیم سالٹ بیٹری ٹیکنالوجی سورس کا تعارف

1967 سے 1982 تک، برطانوی ریلوے نے سوڈیم نکل بیٹری پر تحقیق کی، اور 1982 میں، اس بیٹری کی تحقیق کی بڑے پیمانے پر پیداوار کو انجام دینے کے لیے، برطانیہ میں بیٹا انسٹی ٹیوٹ قائم کیا گیا۔

1987 سے 1997 تک، الیکٹرک مسافر کار تحقیق میں کئے گئے، ایک لاکھ کلومیٹر کی زندگی کے پانچ سال ٹیسٹ کیا، پھر کوئی بڑا مسئلہ نہیں تھا؛

1999 میں، MES-DEA نے بیٹا ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کی ٹیکنالوجی حاصل کی اور بڑے پیمانے پر پیداوار شروع کی۔

2001 میں، ریاستہائے متحدہ میں GE نے توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجی کی تشخیص کی۔ ایک طویل عرصے کی تلاش کے بعد، اس نے پایا کہ سوڈیم نکل بیٹری ایک بہترین توانائی ذخیرہ کرنے والی بیٹری ہے۔ 2007 میں، GE نے برطانیہ میں بیٹا ریسرچ انسٹی ٹیوٹ حاصل کیا، اور 2012 میں، GE نے پلانٹ کی تعمیر مکمل کی۔

2017 میں، Chilwee نے اپریل 2019 میں Zhejiang AMPower Co., Ltd قائم کی، جس نے چین میں بڑے پیمانے پر پیداوار کا پہلا کاروبار شروع کیا۔

2023 میں نئے سال کے آغاز پر، AMPower نے ایک بڑا آرڈر دینا جاری رکھا جس نے بیٹریوں کے 290 سے زیادہ گروپس فروخت کیے، جس سے ایک اچھی شروعات ہوئی!

سوڈیم نمک کی بیٹری کے عمل کا راستہ

اس قسم کی بیٹری کو تمام ٹھوس سوڈیم بیٹری بھی کہا جاتا ہے۔ بیٹری کے نظام میں، منفی الیکٹروڈ سوڈیم دھات ہے اور مثبت الیکٹروڈ نکل کلورائڈ ہے. پہلا الیکٹرولائٹ بیٹا ایلومینا ہے، اور دوسرا غیر نامیاتی نمک، سوڈیم ٹیٹرا کلورو ایلومینیٹ ہے۔ آپریٹنگ درجہ حرارت تقریبا 250 سے 350 ڈگری ہے. سوڈیم آئن بیٹری کے فائدے اور نقصان کا احساس کرنے کے لیے ٹھوس الیکٹرولائٹ ڈایافرام کے ذریعے آگے پیچھے منتقل ہوتے ہیں، اور آخر کار چارج اور خارج ہونے کا احساس کرتے ہیں۔ یہ بیٹری کا طریقہ کار ہے۔ رن ٹائم ردعمل مندرجہ ذیل ہے:

جب بیٹری چارج ہوتی ہے تو الیکٹران مثبت سے منفی کی طرف بہہ جاتے ہیں۔ نمک میں سوڈیم آئن (سوڈیم کلورائد) ٹھوس سیرامک ​​الیکٹروڈ کے ذریعے منفی ٹینک ٹرمینل کی طرف منتقل ہوتے ہیں۔ بقیہ کلورائیڈ آئن نکل پر قائم رہتے ہیں اور کیتھوڈ میڈیم میں نکل کلورائد بناتے ہیں۔ سوڈیم سیرامک ​​ٹیوب کے باہر ایک پگھلی ہوئی اینوڈ تہہ بناتا ہے، جو اسٹیل ٹینک کے ساتھ رابطے میں آتا ہے اور بیٹری پوری طرح سے چارج ہوجاتی ہے۔ خارج ہونے کے دوران، الیکٹران واپس آ جاتے ہیں اور پگھلا ہوا سوڈیم Na+ آئنوں میں آکسائڈائز ہو جاتا ہے، جو ٹھوس سیرامک ​​ٹیوبوں کے ذریعے واپس آ کر سوڈیم کلورائیڈ بناتا ہے۔ نکل کلورائڈ کو نکل دھات میں کم کر دیا جاتا ہے۔ بیٹری کا الیکٹرو کیمیکل ردعمل مندرجہ ذیل ہے:

تکنیکی راستے کو تقریباً درج ذیل درجہ بندی کیا جا سکتا ہے:

سوڈیم نکل بیٹری کا کیتھوڈ مواد ٹھوس سوڈیم کلورائد اور نکل کے ذرات ہیں، ڈایافرام سیرامک ​​ٹیوب ہے، اور الیکٹرولائٹ سوڈیم ٹیٹرا کلوروآلومینیٹ ہے، یہ سب بہت عام ہیں، اس لیے قیمت بہت کم ہے۔

دوسرا، کیمیائی رد عمل کی غیر موجودگی میں، مونومر سوڈیم پیدا نہیں ہوتا ہے۔ بیٹری کے اندر کوئی تیزاب یا دیگر نامیاتی سالوینٹس نہیں ہیں، اس لیے سوڈیم نکل بیٹری غیر زہریلی ہے اور ماحول کو کوئی نقصان نہیں پہنچاتی۔

عام طور پر، نسبتاً محفوظ بیٹری کی توانائی کی کثافت نسبتاً کم ہوگی، سوڈیم نکل بیٹری والیوم توانائی کی کثافت 400Wh/L تک پہنچ سکتی ہے، ٹرنری لیتھیم کے قریب؛ وزن کی توانائی کی کثافت 160Wh/kg تک پہنچ سکتی ہے، اور گروپ کے بعد وزن کی توانائی کی کثافت 110-120Wh/kg تک پہنچ سکتی ہے، جو کہ لیتھیم آئرن فاسفیٹ مواد کی سطح کی طرح ہے۔ سوڈیم نکل بیٹری لیتھیم آئرن فاسفیٹ بیٹری کا ایک اچھا متبادل ہے جو فی الحال بڑے پیمانے پر توانائی کے ذخیرہ میں استعمال ہوتی ہے۔

سائیکل کی زندگی کے لحاظ سے، سوڈیم نکل بیٹریاں بھی توانائی ذخیرہ کرنے کے لیے بنائی گئی ہیں۔ اس کی انفرادی مخصوص توانائی 135 واٹ گھنٹے فی کلوگرام تک پہنچ جاتی ہے، سروس لائف لیتھیم بیٹری سے 2 سے 5 گنا زیادہ ہوتی ہے، 80% DOD سائیکل لائف 7500 گنا تک ہوتی ہے، سسٹم کی تشکیل کے بعد حجم 50 فیصد سے زیادہ چھوٹا ہوتا ہے۔ لتیم بیٹری سسٹم کے مقابلے، پوری زندگی سائیکل کی قیمت لتیم بیٹری سے 50 فیصد کم ہے۔

سوڈیم نمک کی بیٹری کا فائدہ

(1) لاگت، کسی بھی مہنگی دھات کا استعمال نہ کرنا، جیسے کاپر، لیتھیم اور کوبالٹ۔ اس کے بجائے، یہ ٹھوس سیرامک ​​الیکٹرولائٹس اور عام سوڈیم نمک استعمال کرتا ہے۔ یہ وافر ہے، اسے حاصل کرنا آسان ہے، سپلائی چین کے مسائل نہیں ہیں اور یہ سستا ہے۔

(2) ہائی سیفٹی، سیل لیول سیفٹی پروٹیکشن اور آگ بجھانے والے ڈیوائس کی ضرورت نہیں ہے، کیونکہ اندرونی بیٹری غیر نامیاتی نمک، غیر نامیاتی دھات، سوڈیم، نکل، ٹھوس الیکٹرولائٹ ہے -ایلومینا، الیکٹرولائٹ کے اندر لیتھیم کے برعکس، اس کا وجود۔ نامیاتی مادہ، ہم غیر نامیاتی مادہ موجود ہیں، کوئی جلنے والا معاملہ نہیں ہے۔ بیٹری کسی بھی طرح سے نہیں جلے گی اور نہ ہی پھٹے گی۔ یہ بیٹری کی سب سے بڑی خصوصیت ہے۔

(3) اچھی ماحولیاتی رواداری، بیٹری مائنس 40 ڈگری پر وسیع درجہ حرارت، صلاحیت اور توانائی کی جانچ کے لیے بہت اچھی رواداری رکھتی ہے، کمرے کے درجہ حرارت کا 100.9 فیصد جاری کر سکتی ہے۔ +60 ڈگری پر صلاحیت اور توانائی کا ٹیسٹ کمرے کے درجہ حرارت کا 101.6% جاری کر سکتا ہے۔ لہذا سوڈیم بیٹریاں صحرا میں بہت، بہت گرم موسموں کے ساتھ ساتھ بہت، بہت سرد موسموں میں استعمال کی جا سکتی ہیں۔

(4) طویل سائیکل زندگی. بیٹری کی سب سے اہم ٹیکنالوجی ایک ٹھوس الیکٹرولائٹ، بیٹا ایلومینا ہے، جو الیکٹرولائٹ اور ڈایافرام کے طور پر کام کرتی ہے۔ دوسری طرف، ایک اچھی تکنیک مثبت الیکٹروڈ اور منفی الیکٹروڈ کو ملا کر سیرامک ​​ٹیوب میں ذرات بنانا ہے۔ بیٹری کی زندگی کے لحاظ سے، برطانیہ کے لوگوں نے DOD کے 80% ٹیسٹ کیے، اور 3,500 ہفتوں کے بعد شاید 90% سے زیادہ بجلی باقی تھی۔ بیٹری ماڈیول کی عام سائیکل زندگی 4500 گنا سے زیادہ ہے۔ موجودہ ٹیسٹ کی صورت حال کے مطابق، بیٹری کی زندگی کی پیشن گوئی کی جاتی ہے. اگر یہ 2 گھنٹے ہے تو، بیٹری کی زندگی کا تخمینہ 6،000 بار، 3 گھنٹے 10،000 بار، 8 گھنٹے 25،000 بار ہے۔

اوور چارج اور ریلیز کی کارکردگی کا دوسرا پہلو بہتر ہے، اوور چارج اور ریلیز کا عمل، پیدا ہونے والا مواد خود بیٹری ہے، یا تو ایکٹیو میٹریل، یا بیٹری کا خام مال، اعلی درجہ حرارت کمپاؤنڈ ری ایکشن کی صورت میں خام مال ہو گا، اور فعال مادہ بن جاتا ہے.

شارٹ سرکٹ مزاحمت کا تیسرا پہلو اچھا ہے، لتیم آئن شارٹ سرکٹ کی وجہ سے بیٹری ماڈیول کے تھرمل کنٹرول کا سبب بنے گا۔ جب سوڈیم نمک کی بیٹری میں سیرامک ​​ٹیوب ٹوٹ جاتی ہے اور شارٹ سرکٹ ہوتی ہے تو، دھاتی سوڈیم اور الیکٹرولائٹ سوڈیم ٹیٹراکلوروکلوریٹ ایلومینیم بنانے کے لیے رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ سیرامک ​​ٹیوب میں دراڑ کے درمیان خلا کو ایلومینیم سے بھرا جاتا ہے تاکہ رد عمل کو مزید آگے جانے سے روکا جا سکے، اور مثبت اور منفی الیکٹروڈ کنڈکٹیو ہوتے ہیں۔ اس طرح، شارٹ سرکٹ والی بیٹری ایک کنڈکٹر کے برابر ہے، اور پوری بیٹری ماڈیول کا وولٹیج 2.58 وولٹ کے سیل کے وولٹیج میں کمی کے برابر ہے۔ اس کے علاوہ، بیٹری کے 5% سے 10% ماڈیول کو ناکام ہونے کی اجازت ہے، اور ماڈیول کو عام طور پر سیل کی ناکامی کی حد میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔