از 24 تا 26 آگوست، مجمع اجلاس انرژی خنثی کربن و سومین کنفرانس بینالمللی فناوری و کاربرد مهندسی ذخیرهسازی انرژی جدید چین و انجمن دانشمند جوان فناوری ذخیرهسازی انرژی جدید در شنژن تحت هدایت کمیسیون توسعه و اصلاح شنژن برگزار شد. - توسط انجمن صنایع انرژی شیمیایی و فیزیکی چین و موسسه تحقیقاتی انرژی خنثی کربن دانشگاه علوم و فناوری جنوب سازماندهی شده و توسط بیش از 100 موسسه پشتیبانی می شود. موضوع کنفرانس "توسعه بهره وری جدید و ترویج توسعه با کیفیت بالا صنعت ذخیره سازی انرژی" است.
برگزارکنندگان این کنفرانس از 6 دانشگاهیان و 100 متخصص صنعت دعوت کردند تا در 12 جلسه ویژه، از جمله راه حل های یکپارچه سازی سیستم ذخیره سازی انرژی جدید، فناوری و برنامه های کاربردی ذخیره سازی انرژی طولانی مدت، نیروگاه های مجازی، انرژی صنعتی و تجاری، بحث و تبادل نظر عمیق انجام دهند. ذخیرهسازی، باتریهای جدید ذخیرهسازی انرژی، ذخیرهسازی انرژی جدید و بازارهای برق، ریزشبکههای هوشمند، ارتقای استانداردهای ذخیرهسازی انرژی و فناوری ذخیرهسازی انرژی جدید انجمن دانشمندان جوان.
در صبح روز 25 آگوست، پروفسور نینگ شیائوهوی از دانشکده علوم و مهندسی مواد دانشگاه شیان جیائوتنگ برای سخنرانی در "جلسه ویژه باتری های ذخیره انرژی جدید" دعوت شد. عنوان گزارش "پیشرفت در فناوری جدید باتری های ذخیره سازی انرژی فلز مایع" بود.
صبح همگی بخیر! من Ning Xiaohui از دانشگاه Xi'an Jiaotong هستم. در مقایسه با باتری سدیم یونی که پروفسور کائو اخیراً در مورد آن صحبت کرد و باتری جریانی که پروفسور یان معرفی کرد، فناوری ما بسیار کاربردی است. این نوع جدیدی از باتری ذخیره انرژی فلز مایع نامیده می شود. چیز ما با دقت بیشتری به عنوان فلز مایع تعریف می شود. این باتری با باتری لیتیوم یون، باتری جریان و باتری سدیم یونی که در تلفن همراه شما استفاده می شود متفاوت است. این یک باتری با دمای بالا است. از فرصتی که برای معرفی پیشرفت گروه پژوهشی خود در این زمینه به دست دادید بسیار سپاسگزاریم.
پیشینه و اهمیت هم اکنون توسط همه معلمان معرفی شده است. نکته اصلی این است که اوج کربن فعلی و اهداف خنثی کربن ما را ملزم به تغییر ساختار انرژی خود می کند. از ساختار انرژی فعلی تحت سلطه انرژی فسیلی تا ساختار آینده تحت سلطه انرژی های جدید. این دگرگونی برای سیستم شبکه برق نیازمندتر است، زیرا شبکه برق فعلی ما مبتنی بر انرژی حرارتی، از جمله نیروگاه آبی و انرژی هسته ای است. این سه منبع انرژی بسیار پایدار هستند و می توان آنها را برای تولید برق کنترل کرد. در بخش مصرف برق، قوانین مصرف برق در کارخانه ها و خانوارهای ما قابل اجرا هستند. اکنون میتوانیم به طور کامل تعادل دینامیکی بین سمت تولید برق و سمت مصرف برق را از طریق شبکه دولتی و شبکه برق جنوبی، انتقال و توزیع در مقیاس بزرگ و قابلیتهای دیسپاچینگ در مقیاس بزرگ برآورده کنیم. اما در آینده باید ساختار انرژی خود را تغییر دهیم. نیروی باد و برق فتوولتائیک باید به سمت تولید برق اضافه شود. همه می دانند که این انرژی بسیار فرار و تصادفی است. بنابراین پس از افزودن آن به سمت تولید برق، این سمت نیز نوسانات زیادی خواهد داشت و با افزایش تغییرات در سمت کاربری سمت مصرف برق ریزشبکه مانند خودروهای برقی و انرژی های نو، تصادفی و غیر قابل کنترل بودن سمت کاربر خواهد شد. بیشتر و سخت تر در این مورد، فناوری ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ برای ما بسیار مهم است.
همانطور که می بینید، در برنامه پنج ساله چهاردهم برنامه اجرای توسعه ذخیره سازی جدید انرژی، کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی و دفتر انرژی ما نیز به صراحت اعلام کردند که امیدوارند یک سیستم نوآورانه جدید برای ذخیره انرژی های جدید ایجاد کنند و توسعه را افزایش دهند. از فناوری های متنوع در این زمینه، فناوری ذخیرهسازی انرژی ما فضای کمی برای بقا دارد.
اگر میخواهیم باتریهای ذخیره انرژی بسازیم، باید سیستمهای نوآورانهتری بسازیم و برخی از ایدههای طراحی قبلی را کنار بگذاریم. ما باید چند سیستم جدید مواد الکترود پیدا کنیم و چند ساختار باتری جدید طراحی کنیم تا بتوانیم با برخی فناوریهای جدید باتری ذخیرهسازی انرژی برسیم.
استاد سابق من در MIT، پروفسور Sadoway، قبلاً در متالورژی کار می کرد و مجذوب سلول های الکترولیز آلومینیومی بود. فلز روی تاج ناپلئون از آلومینیوم ساخته شده بود، همانطور که فلز روی نوک بنای یادبود واشنگتن بود. آلومینیوم در آن زمان بسیار گران بود، اما پس از تولید از طریق الکترولیز، آلومینیوم بسیار ارزان شد و وارد هزاران خانوار شد، بنابراین او مجذوب فناوری الکترولیز آلومینیوم شد.
فرآیند الکترولیز فرآیند معکوس باتری هایی است که اکنون استفاده می کنیم. فرآیند الکترولیز ما عمدتا انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی تبدیل می کند، در حالی که باتری ها انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. اصل الکترولیز زمانی که باتری ها شارژ می شوند استفاده می شود. سلول الکترولیز آلومینیومی بسیار بزرگ و صدها متر طول دارد و برق زیادی مصرف می کند. این یک سیستم 500،{1}} آمپری 4 ولتی است و هر روز مقدار زیادی برق مصرف می کند. در آن زمان، یکی از اساسیترین ایدههای ما این بود که فرآیند الکترولیز را معکوس کنیم و چیزهای مصرفکننده برق را به ذخیرهسازی الکتریسیته تبدیل کنیم و آنها را به باتری بزرگی برای ذخیره انرژی تبدیل کنیم. چگونه آن را انجام دهیم؟ ما به فرآیند پالایش الکترولیز آلومینیوم فکر کردیم، فرآیند پالایش الکتروشیمیایی از آلومینیوم خام به آلومینیوم تصفیه شده، با استفاده از ساختار مایع سه لایه، پایین آن آلومینیوم خام است، و الکترولیت در وسط یک سیستم نمک مذاب است، شبیه به نمک سفره ای که در زندگی روزمره می بینیم. این ماده در دمای بالا ذوب میشود و به مایعی شبیه آب تبدیل میشود که میتواند یونها را هدایت کند، بنابراین الکترولیت نمک مذاب است و قسمت بالایی آن میتواند مواد آلومینیوم تصفیه شده را دریافت کند. چرا می توان سه لایه مواد مایع تولید کرد؟ از آنجایی که چگالی این سه ماده متفاوت است، به طور طبیعی به سه لایه بالایی، میانی و پایینی تقسیم می شوند. علاوه بر این، فرآیند الکترولیز در دمای بالا عمل می کند و می تواند جریان های زیادی را عبور دهد.
با این افکار، فکر کردیم که آیا میتوانیم از اصل پالایش الکترولیتی آلومینیوم برای طراحی یک باتری مایع سه لایه، یک باتری فلزی مایع استفاده کنیم. سه ماده باتری فلزی مایع، الکترود مثبت، ماده الکترود منفی و ماده الکترولیت، چگالی متفاوتی دارند، بنابراین می توان آنها را به طور طبیعی به سه لایه بالا، میانی و پایین تقسیم کرد. سبک ترین فلز در بالا که الکترود منفی باتری است و فلزی که بیشترین چگالی را دارد در قسمت پایین قرار دارد که الکترود مثبت باتری است. در وسط سیستم نمک مذاب قرار دارد. هنگامی که باتری تخلیه می شود، الکترود منفی تبدیل به یون می شود، از طریق نمک مذاب الکترولیت به سطح الکترود مثبت پخش می شود و یک آلیاژ تشکیل می دهد. شارژ فرآیند معکوس است. در طی فرآیند شارژ و دشارژ تنها تغییر حجم ماده الکترود مایع است و مشکلی از نظر ساختار ماده جامد یا فروریختن ساختار ماده وجود ندارد. بنابراین در تئوری، عمر چرخه آن می تواند بسیار طولانی باشد. فلزات مایع از فلزات نسبتا ارزان با ذخایر نسبتاً فراوان استفاده می کنند، بنابراین هزینه آن نسبتاً پایین است. در عین حال الکترولیت وسط از نمک مذاب غیر آلی ساخته شده است که نیازی به دیافراگم ندارد و هزینه نسبتا کمی دارد. علاوه بر این، هدایت یونی بسیار بالایی در دماهای بالا دارد. علاوه بر این، ساختار مایع سه لایه زمانی که باتری بزرگتر می شود بسیار ساده است، بنابراین ساخت سلول های تک با صدها آمپر ساعت بسیار آسان است. آزمایشگاه ما می تواند سلول های باتری با ظرفیت بیش از 200 آمپر ساعت بسازد. تنها مشکل این است که یک سیستم با دمای بالا است، بنابراین در اولین بار باید گرم شود. با این حال، پس از اینکه باتری ها را روی هم قرار دادیم و کار عایق کاری بهتری انجام دادیم، مقدار زیادی گرما در طول فرآیند شارژ و دشارژ تولید می شود که می تواند تعادل دینامیکی را با اتلاف حرارت به دست آورد، به اندازه ای که باتری فلزی مایع در حال کارکردن باشد. چنین دمای بالایی دارد، بنابراین می توان آن را به یک سیستم خود گرمایش تبدیل کرد.
همانطور که از تصویر اینجا می بینید، برای اینکه همه مفهوم باتری فلزی مایع را به وضوح درک کنند، ما یک دمو باتری مایع با دمای اتاق را در آزمایشگاه ساختیم. البته در عمل نمی توان از آن استفاده کرد زیرا الکترود مثبت آن از فلز جیوه سمی استفاده می کند. ما این باتری را ساختیم تا همه بتوانند ساختار مایع سه لایه را با وضوح بیشتری ببینند. این باتری دارای ولتاژ است و به راحتی می توان آن را شارژ و تخلیه کرد، اما عملکرد بهتر از باتری واقعی ما با دمای بالا نیست. فقط برای این است که همه مفهوم مایع سه لایه را درک کنند.
و رشد دندریت در طول چرخه باتری. به دلیل مایع بودن، در طول فرآیند شارژ و دشارژ هیچ تنشی وجود ندارد، بنابراین بدون تنش، پودر شدن وجود نخواهد داشت. در عین حال، رابط بین فلز مایع و الکترولیت مایع، یک رابط مایع و مایع با تماس بسیار خوب است، بنابراین مشکل رابط تماس بین الکترود جامد و الکترولیت حل می شود.
باتری های فلزی مایع نیز مزایایی دارند. از آنجایی که ساختار مایع سه لایه به طور خودکار بر اساس تراکم مواد مختلف لایه بندی می شود، کل ساختار باتری بسیار ساده است و بزرگتر کردن آن بسیار آسان است. آزمایشگاه ما می تواند باتری هایی با ظرفیت 200 آمپر ساعت، 300 آمپر ساعت یا حتی 500 یا 600 آمپر ساعت بسازد. دوم این است که الکترودهای مایع تغییراتی در ساختار الکترود جامد ندارند که باعث کاهش ظرفیت باتری شود. در مقایسه با باتری های حالت جامد ما، پس از چرخه های طولانی، ساختار مواد الکترود فرو می ریزد و باعث کاهش ظرفیت می شود. این مشکل در سیستم ما وجود ندارد، بنابراین باتری ما عمر مفید نسبتا طولانی دارد. علاوه بر این، نمک مذاب الکترولیت در وسط دارای فناوری ذخیره سازی حرارت در فناوری ذخیره سازی انرژی است. خود نمک مذاب به عنوان یک ماده ذخیره گرما استفاده می شود. پس از تولید گرما، اگر باتری اتصال کوتاه داشته باشد و حرارت ایجاد کند، جذب نمک مذاب می شود و خطر آتش سوزی و انفجار وجود نخواهد داشت. در عین حال، نیازی به دیافراگم نیست، بنابراین هزینه نسبتاً پایین است.
چهاردهمین برنامه پنج ساله توسعه ذخیره سازی انرژی های نو نیز استفاده از باتری های فلزی مایع را به عنوان فناوری جدید و جهت گیری در آینده پیشنهاد می کند و امیدوار است که در آینده در زمینه ذخیره سازی انرژی به کار گرفته شود. .
در زیر مقدمهای بر پیشرفت گروه تحقیقاتی ما در سیستمهای مواد باتری، از جمله سلولهای منفرد و سیستمهای ذخیره انرژی است. اینها برخی از نتایج تحقیقات ما در مورد طراحی سیستم های مواد باتری فلزی مایع است.
همانطور که همه می دانیم، اساسی ترین راه برای انتخاب مواد، بازگشت به جدول تناوبی است. از آنجایی که باتری ما باید ولتاژ خاصی داشته باشد، الکترود منفی باید از فلز سبک تری ساخته شود. ما در جدول تناوبی به دنبال فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی هستیم که نسبتاً سبک بوده و فعالیت خاصی دارند. الکترود مثبت باید از چیزی با چگالی سنگینتر و نقطه ذوب پایینتر ساخته شود، بنابراین محدوده ما در عناصر فلزی با خواص غیرفلزی قویتر است، که پله بین عناصر فلزی و عناصر غیرفلزی است.
به طور کلی، طراحی سیستم های مواد الکترود از ساده به پیچیده می رود، بنابراین ما در ابتدا یک سیستم نسبتا ساده ساختیم. عنصر فلزی مورد استفاده برای الکترود منفی لیتیوم است که نقطه ذوب آن حدود 180 درجه سانتیگراد است. الکترود مثبت بیسموت است که نقطه ذوب آن بیش از 270 درجه است. نمک مذاب در وسط آن بر پایه لیتیوم است که نقطه ذوب آن حدود 400 درجه سانتیگراد است. بنابراین، اگر باتری ما در دمای 500 درجه سانتیگراد کار کند، اتفاقاً یک ساختار مایع سه لایه است.
ما مکانیزم جالبی را در این سیستم باتری فلزی مایع لیتیوم/بیسموت کشف کردیم. ما در ابتدا فکر می کردیم که الکترود در طول فرآیند شارژ و دشارژ همیشه در حالت مایع باقی می ماند، اما در واقع الکترود مثبت اینگونه نیست. الکترود منفی همیشه در حالت مایع باقی می ماند، اما در طول فرآیند تخلیه در سمت الکترود مثبت، برخی از ترکیبات بین فلزی فاز جامد در میانه فرآیند تخلیه تولید می شود. اما این فاز جامد فقط در طول فرآیند تخلیه وجود دارد و در هنگام شارژ مجدد به فاز مایع باز می گردد. به عبارت دیگر، الکترود مثبت در واقع قابل درمان است. یک فاز جامد در حین تخلیه تولید می شود، اما فاز جامد در طول شارژ ناپدید می شود و در طول شارژ به ساختار مایع سه لایه بازمی گردد.
باتری واقعی ما چگونه به نظر می رسد؟ این تصویر در گوشه پایین سمت راست است (به PPT مراجعه کنید). با باتری هایی که الان می بینید فرق دارد. بزرگتر و سنگین تر است و از پوسته فولادی ضد زنگ استفاده می کند. در این سیستم، ما پایداری باتری ها را در ظرفیت های مختلف بررسی کردیم. کوچکترین باتری بسیار کوچک است، با قطر 1.3 سانتی متر در سمت راست و ظرفیتی در حدود چند صد میلی آمپر ساعت. قطر بزرگترین آن حدود 15 سانتی متر است و ما به ظرفیت 143 آمپر ساعت دست یافته ایم. ما آن را به مدت 300 چرخه بدون کاهش ظرفیت اجرا کرده ایم.
اگرچه این سیستم به خوبی کار می کند، مقاومت داخلی نسبتاً زیاد است و رابط بین الکترود و الکترولیت کمی نامتعادل است. بعداً متوجه شدیم که از آنجایی که بدنه باتری از فولاد ضد زنگ ساخته شده است، فلز مایع Bi به طور کامل فولاد ضد زنگ را خیس نمی کند، بنابراین مقاومت داخلی نسبتاً زیاد است. برای بهبود ترشوندگی، مقدار بسیار کمی عنصر Se را به Bi اضافه کردیم. پس از افزودن عنصر Se، الکترود مثبت و فولاد ضد زنگ کاملا خیس می شوند که باعث کاهش مقاومت داخلی باتری می شود. بنابراین ما یک باتری با ظرفیت 20 آمپر ساعت ساختیم، آن را به مدت 1200 چرخه کار کردیم و میزان حفظ ظرفیت به 98.4٪ رسید.
سپس متوجه شدیم که ولتاژ باتری Li|Bi نسبتاً پایین است، بنابراین به این فکر کردیم که آیا میتوانیم مقداری عنصر آلیاژی Sb را به الکترود مثبت اضافه کنیم. ولتاژ Sb بالاتر از Bi است، اما نقطه ذوب نیز بالاتر است و به بیش از 600 درجه می رسد، بنابراین Bi و Sb را آلیاژ کردیم تا نقطه ذوب پایین بیاید و ولتاژ بیشتر شود. پس از اضافه کردن Sb، می بینیم که پلت فرم ولتاژ تخلیه بهبود یافته است. به این ترتیب ما یک باتری با ظرفیت 5 آمپر ساعت ساختیم و بیش از 160 سیکل آن را بدون کاهش ظرفیت کار کردیم.
اما مشکل این الکترود مثبت BiSb این است که عملکرد نرخ بالای آن خوب نیست. ما می خواهیم بدانیم که آیا می توانیم عملکرد نرخ بالای آن را بهبود ببخشیم یا خیر. بیایید به عنصر Te در جدول تناوبی نگاه کنیم. Te نسبتا گران است، بنابراین ما همچنین از آن به عنوان یک عنصر افزودنی استفاده می کنیم. پس از اضافه کردن کمی، ولتاژ تخلیه Te با ولتاژ Bi و Sb بسیار متفاوت است. بنابراین ابتدا اجازه می دهیم Te چند فاز جامد روی سطح تشکیل دهد. در حین تخلیه، به دلیل تنش ایجاد شده در طول تشکیل آلیاژ چند جزئی الکترود مثبت، می توان ترک های زیادی را در لایه فاز جامد Te پرس کرد، به طوری که به طور نامرئی کانال های بسیاری از یون های لیتیوم را افزایش داده ایم. پس از اینکه کمی Te را اضافه کردیم، متوجه شدیم که عملکرد سرعت باتری نیز بهبود یافته است. وقتی از 100 میلی آمپر بر سانتی متر مربع به 1000 میلی آمپر ساعت بر سانتی متر مربع رسیدیم، افت قابل برگشت ظرفیت بسیار ناچیز بود.
ما دریافتیم که افزودن عناصر آلیاژی به الکترود مثبت میتواند عملکرد باتری را تا حد محدودی بهبود بخشد، اما اگر فقط به تجربه یا آزمون و خطای تجربی خود تکیه کنیم، هزینههای زمان و هزینه نسبتاً زیاد است، بنابراین ما نمیدانیم که آیا میتوانیم از هوش مصنوعی استفاده کنیم. تکنولوژی بنابراین ما از چند روش یادگیری ماشینی استفاده کردیم و یک پایگاه داده ساختیم. از طریق یادگیری ماشینی، ما توانستیم الکترودهای مثبت آلیاژی چند عنصری را طراحی کنیم. ما یک الکترود مثبت آلیاژ چهارتایی را از طریق یادگیری ماشین طراحی کردیم و به بهبود عملکرد دست یافتیم. در همان زمان، سیستم الکترود قبلی ما از لیتیوم به عنوان الکترود منفی استفاده می کرد، اما لیتیوم نسبتاً گران است، بنابراین ما یک الکترود منفی آلیاژی مبتنی بر کلسیم طراحی کردیم که به مدت 500 سیکل بدون افت ظرفیت به طور پایدار چرخید. ما متوجه شدیم که استفاده از یادگیری ماشین واقعا می تواند به ما در طراحی سیستم های مواد الکترود کمک کند و در زمان و هزینه زیادی صرفه جویی کند.
علاوه بر تحقیق در مورد سیستم مواد الکترود باتریهای فلزی مایع، مونومرهای باتری فلزی مایع را نیز طراحی و بهینهسازی کردیم. ما ابتدا چند باتری کوچک ساختیم، زیرا این کار را در آزمایشگاه انجام می دادیم و چندین سال آزمایش آن غیرممکن بود. بنابراین ما یک باتری فلزی مایع 5 آمپر ساعتی ساختیم که در جریان تخلیه 15 آمپر آزمایش شد. جریان شارژ و دشارژ هر دو 15 آمپر، 100٪ شارژ عمیق و دشارژ عمیق و نرخ 3C بود. این باتری بیش از 4100 چرخه کار کرد و ظرفیت تخلیه آن حدود 4.92 آمپر ساعت بود، میزان استفاده از مواد به 98.4٪ رسید و راندمان کولمبی 99.52٪ بود.
ما همچنین یک باتری با ظرفیت بیشتر، 200 آمپر ساعت ساختیم. با توجه به محدودیت تجهیزات جریان شارژ و دشارژ آزمایشگاهی، ما فقط می توانیم در جریان 50 آمپر 0.25 درجه سانتیگراد شارژ و دشارژ کنیم و همچنین 100% عمیق شارژ و دشارژ می کنیم. ظرفیت تخلیه می تواند به 199.4 آمپر ساعت برسد و میزان استفاده از مواد می تواند به 96.79٪ برسد. برای بیش از 700 چرخه، به مدت 9 ماه، به طور پایدار کار می کند، و هیچ کاهش ظرفیت آشکاری پیدا نشده است، که واقعا ثابت می کند که باتری فلزی مایع ما پایداری چرخه خوبی دارد.
نکته دیگری که مردم بیشتر در مورد باتری های فلزی مایع نگران هستند این است که اگر سه لایه مایع با هم مخلوط شوند یا باتری واژگون شود چه اتفاقی می افتد، بنابراین یک باتری 200 آمپر ساعتی را برای آزمایش برداشتیم و آن را روی میز گرمایش چرخان قرار دادیم. از آنجایی که باتری ما در دمای بالا کار می کند، اگر بخواهیم آن را آزمایش کنیم، باید آن را در یک سیستم با دمای بالا نگه داریم که قابلیت چرخش داشته باشد. وقتی آن را تا 31.9 درجه کج می کنیم، ساختار مایع سه لایه باتری همچنان حفظ می شود، بنابراین باتری همچنان می تواند به طور معمول شارژ و دشارژ شود، اما اگر کاملاً وارونه شود و به 90 درجه تبدیل شود، قطب مثبت و منفی است. اتصال کوتاه و با هم مخلوط می شود و در این زمان گرما ایجاد می شود. همچنین منحنی های بنفش و زرد را در گوشه پایین سمت راست اندازه گرفتیم. این دو ترموکوپل به دیواره باتری متصل می شوند و می توانیم افزایش دمای باتری را بعد از یک مقطع از مدار از 550 درجه سانتیگراد به 590 درجه سانتیگراد که حدود 45 درجه سانتیگراد است اندازه گیری کنیم. یعنی مقدار زیادی گرمای تولید شده توسط سیستم نمک مذاب جذب می شود، بنابراین امکان ذاتی گاز شدن و انفجار وجود ندارد.
در عین حال، اگر باتریهای ما در آینده در موقعیتهای ذخیره انرژی واقعی استفاده شوند، ممکن است با برخی موقعیتهای شدید مانند زلزله مواجه شوند. بنابراین ما همچنین برخی از آزمایشات ایمنی را در فرکانس زلزله 20 هرتز انجام دادیم، از جمله برخی ارتعاشات عمودی و ارتعاشات افقی. در این حالت، بریدگی روی منحنی باتری به دلیل لرزش محل سیمکشی ایجاد میشود، اما باتری میتواند در طول ارتعاش عمودی به طور عادی کار کند. در هنگام لرزش افقی یک اتصال کوتاه وجود داشت، اما وقتی لرزش باتری متوقف شد، باتری از کار افتاد و برای مدتی ثابت ماند و سپس باتری میتوانست دوباره به طور معمول شارژ و تخلیه شود. این ثابت می کند که در این سطح، فرکانس زلزله 20 هرتز 10 هرتز تأثیر زیادی روی باتری ندارد.
در طول برنامه پنج ساله سیزدهم، پروژه های کلیدی تحقیق و توسعه را بر عهده گرفتیم و یک بسته باتری ساختیم. در این فرآیند ابتدا بر مشکلات کلیدی سیستم مانند ثبات باتری غلبه کردیم. ما ساختار باتری، مواد تشکیل دهنده، فرآیند مونتاژ، پارامترهای ساختاری و غیره را بهینه کردیم و قوام باتری را بهبود دادیم. اختلاف ظرفیت باتری بیش از 200 آمپر ساعت کمتر از 2 آمپر ساعت و اختلاف مقاومت داخلی کمتر از 2 میلی اهم است. قوام باتری نسبتاً بالاست. تک سلولی 0.2C می تواند به میانگین بازده انرژی بیش از 86% دست یابد.
از آنجایی که ولتاژ باتری فلزی مایع ما برخلاف باتریهای لیتیوم و سدیم فعلی نسبتاً پایین است، ما نیز باید BMS خود را طراحی کنیم. بنابراین، بر اساس ویژگی های جریان زیاد و ولتاژ پایین، یک سیستم متعادل کننده دو لایه طراحی کردیم. پس از بالانس کردن، قوام باتری ما بسیار بالا است، با اختلاف ولتاژ 40.6 میلی ولت و جریان متعادل کننده 1.4 آمپر.
بر این اساس، ما همچنین باید ماژول گرمایش را جفت کنیم. از آنجایی که ما یک باتری با دمای بالا هستیم، از اصل همرفت هوای گرم در سیستم برای طراحی گرمایش استفاده میکنیم و همچنین اقدامات احتیاطی را در برابر فرار دمایی انجام میدهیم. در شکل گوشه سمت راست پایین، می بینیم که پس از حدود دوازده باتری به صورت سری متصل می شوند، با سرعت 0.5 درجه سانتیگراد کار می کنند. منحنی آبی جریان نیروی خارجی است. مشاهده می شود که هنگام کار در دمای 0.5 درجه سانتیگراد، گرمای تولید شده توسط این باتری به اندازه ای است که باتری به تنهایی کار کند. به خودی خود 500 درجه سانتیگراد است، بنابراین نیازی به گرمایش خارجی نیست و می توان به خود گرمایش دست یافت. البته این باتری هنوز هم نیاز دارد که در اولین بار کارکردن مقداری گرما به آن بدهیم، اما در زمان کارکرد معمولی لازم نیست.
بر این اساس، ما با پروفسور جیانگ کای از دانشگاه علم و صنعت Huazhong همکاری کردیم تا یک مدل جفت انتقال حرارت سه بعدی باتریهای فلزی مایع بسازیم، یک استراتژی تنظیم ویژگیهای خدمات کوپلینگ الکتریکی-حرارتی پیشنهاد کردیم، و یک باتری چند سطحی کارآمد را درک کردیم. سیستم مدیریت، و اولین سیستم باتری فلزی مایع مبتنی بر لیتیوم 5 کیلووات و 30 کیلووات ساعت کشور را ساخت که آزمایش شخص ثالث را نیز پشت سر گذاشت.
بر این اساس، ما فناوری را در طول سال ها انباشته کرده ایم. در ژوئن 2023، Henghui Keyuan (Xi'an) New Energy Technology Co., Ltd. در شیان تأسیس شد که به ترویج صنعتی شدن فناوری باتری های فلزی مایع اختصاص دارد. راند فرشته ده ها میلیون کمک مالی از سرمایه گذاری جیانگ یوان دریافت کرده است. کارشناسان و معلمان می توانند برای راهنمایی کار ما به شیان بیایند.