Contemporary Amperex Technology (CATL) hat am 29. Juli erfolgreich seine erste Online-Einführungsveranstaltung „Tech Zone“ durchgeführt. Dr. Robin Zeng, Vorsitzender von CATL, stellte auf der Veranstaltung die erste Generation der Natrium-Ionen-Batterie des Unternehmens sowie die AB-Batteriepaketlösung vor, bei der Natrium-Ionen-Zellen und Lithium-Ionen-Zellen in ein Paket integriert werden sollen.
Die Natrium-Ionen-Batterien sind ein weiterer Schritt in der Erforschung der wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen und könnten eine neue Lösung für die Nutzung sauberer Energie und der Elektrifizierung des Verkehrs darstellen. Damit will das Unternehmen die frühzeitige Verwirklichung des Ziels der Kohlenstoffneutralität fördern.
Höhere Anforderungen
Da die Kohlenstoffneutralität zu einem weltweiten Konsens geworden ist, hat innerhalb der Energiewirtschaft eine komplexe und diversifizierte Entwicklungsphase begonnen. Die zunehmend segmentierten Märkte haben zu unterschiedlichsten Anforderungen an Batterien geführt. Gleichzeitig wird die Forschung und Entwicklung von Basismaterialien für Batterien beschleunigt, was die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien in beide Richtungen ermöglicht.
Die Natrium-Ionen-Batterie hat ein ähnliches Funktionsprinzip wie die Lithium-Ionen-Batterie. Natriumionen pendeln auch zwischen der Kathode und der Anode. Im Vergleich zu Lithium-Ionen haben Natrium-Ionen ein größeres Volumen und stellen höhere Anforderungen an die strukturelle Stabilität und die kinetischen Eigenschaften von Materialien. Dies hat sich zu einem Engpass für die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien entwickelt.
Einsetzbar bei sehr niedrigen Temperaturen
CATL widmet sich seit vielen Jahren der Forschung und Entwicklung von Elektrodenmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien. Bei den Kathodenmaterialien hat CATL Material mit höherer spezifischer Kapazität verwendet und die Struktur des Materials durch eine Neuanordnung der Elektronen verändert, wodurch das Problem des schnellen Kapazitätsabfalls bei Materialwechsel gelöst wurde. Als Anodenmaterial hat CATL ein Hartkohlenstoffmaterial entwickelt, das sich durch eine einzigartige poröse Struktur auszeichnet, die eine reichhaltige Speicherung und schnelle Bewegung von Natrium-Ionen sowie eine gute Zyklusleistung ermöglicht.
Die Energiedichte der Natrium-Ionen-Batteriezelle von CATL kann bis zu 160 Wh/kg erreichen, und die Batterie kann in 15 Minuten bei Raumtemperatur auf 80 Prozent SOC aufgeladen werden. Darüber hinaus hat die Natrium-Ionen-Batterie bei einer Umgebungstemperatur von -20 °C eine Kapazitätserhaltungsrate von mehr als 90 Prozent und die Effizienz der Systemintegration kann mehr als 80 Prozent erreichen. Die thermische Stabilität der Natrium-Ionen-Batterien übertrifft die nationalen Sicherheitsanforderungen für Traktionsbatterien.
Anwendungsbereiche & Entwicklungsvorgang
Die erste Generation der Natrium-Ionen-Batterien kann in verschiedenen Szenarien der Elektrifizierung des Verkehrs eingesetzt werden, insbesondere in Regionen mit extrem niedrigen Temperaturen, wo ihre Vorteile deutlich werden. Außerdem kann die Batterie flexibel an die Anwendungsbedürfnisse aller Szenarien im Bereich der Energiespeicherung angepasst werden.
Zum Entwicklungsvorgang der Natrium-Ionen-Batterie sagt Zeng, Vorsitzender von CATL, dass durch den Einsatz einer Hochdurchsatz-Berechnungsplattform und einer Simulationstechnologie eine eingehende Untersuchung durchgeführt wird, um ein chemisches System zu entwickeln, das für Natrium-Ionen-Batterien am besten geeignet ist, um sie auf die Überholspur zur Industrialisierung zu bringen und kontinuierlich weiterzuentwickeln. Das Entwicklungsziel für die nächste Generation von Natrium-Ionen-Batterien ist eine Energiedichte von über 200 Wh/kg.
Vorteile von zwei Batteriearten nutzen
Im Bereich der Batteriesysteme hat CATL einen weiteren Durchbruch bei der Integration von Batteriesystemen erzielt und eine AB-Batteriesystemlösung entwickelt, bei der Natrium-Ionen-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien in einem bestimmten Verhältnis gemischt und in ein Batteriesystem integriert werden und die verschiedenen Batteriesysteme durch den Präzisionsalgorithmus des BMS gesteuert werden.
Die AB-Batteriesystemlösung kann den derzeitigen Mangel an Energiedichte der Natrium-Ionen-Batterie ausgleichen und darüber hinaus deren Vorteile wie hohe Leistung bei niedrigen Temperaturen ausbauen. Dank dieses Aufbausystems werden die Anwendungsmöglichkeiten des Lithium-Natrium-Batteriesystems erweitert.
Dr. Qisen Huang, stellvertretender Dekan des CATL-Forschungsinstituts, sagte auf der Veranstaltung, dass die Herstellung von Natrium-Ionen-Batterien mit den Produktionsanlagen und -verfahren für Lithium-Ionen-Batterien kompatibel ist und die Produktionslinien schnell umgestellt werden können.
CATL hat bereits mit dem industriellen Einsatz von Natrium-Ionen-Batterien begonnen und plant, bis 2023 eine grundlegende Industriekette aufzubauen. Das Institut lädt Vorlieferanten und nachgeschaltete Kunden sowie Forschungseinrichtungen ein, gemeinsam die Förderung und Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien zu beschleunigen.
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