Contemporary Amperex Technology Co., Ltd (CATL) pomyślnie przeprowadziła swoją pierwszą imprezę internetową „Tech Zone”, która odbyła się 29 lipca. Dr Robin Zeng, prezes CATL, zaprezentował podczas tego wydarzenia pierwszą generację baterii sodowo-jonowych firmy wraz z rozwiązaniem baterii akumulatorowej AB – które jest w stanie zintegrować ogniwa sodowo-jonowe i litowo-jonowe w jednym pakiecie.

Stanowiąc kolejny kamień milowy CATL w eksploracji podstawowych nauk i technologii, baterie sodowo-jonowe zapewnią nowe rozwiązanie pozwalające na wykorzystanie czystej energii i elektryfikację transportu, promując w ten sposób wczesną realizację celu, jakim jest neutralność węglowa.

Wyjście z trudnego środowiska technologii akumulatorów sodowo-jonowych

W miarę jak neutralność węglowa stała się powszechnym światowym konsensusem, przemysł nowych technologii energetycznych wszedł w fazę złożonego i zróżnicowanego rozwoju. Coraz bardziej odmienne rynki postawiły akumulatorom różne wymagania. Równocześnie światowe badania i rozwój podstawowych materiałów stosowanych w bateriach nabierają tempa, co otwiera dwukierunkowe okno dla industrializacji baterii sodowo-jonowych.

Bateria sodowo-jonowa charakteryzuje się podobną zasadą działania jak bateria litowo-jonowa. Jony sodu również przemieszczają się pomiędzy katodą a anodą. Jednakże w porównaniu z jonami litu jony sodu mają większą objętość i wyższe wymagania dotyczące stabilności strukturalnej i właściwości kinetycznych materiałów. Stało się to poważnym utrudnieniem w procesie przemysłowego wykorzystania baterii sodowo-jonowych.

CATL od wielu lat zajmuje się badaniami i rozwojem materiałów elektrodowych do baterii sodowo-jonowych. W zakresie materiałów katodowych firma CATL zastosowała materiał bieli pruskiej o wyższej pojemności właściwej i przeprojektował strukturę objętościową materiału poprzez zmianę kolejności elektronów, co rozwiązało występujący na całym świecie problem szybkiego zanikania pojemności po cyklu pracy materiału. Jeśli chodzi o materiały anodowe, CATL rozwinęła twardy materiał węglowy, który charakteryzuje się unikalną porowatą strukturą, umożliwiającą bogate magazynowanie i szybki przepływ jonów sodu, a także znakomitą wydajność cyklu.

W oparciu o szereg udoskonaleń w systemie chemicznym, pierwsza generacja baterii sodowo-jonowych CATL wyróżnia się m.in. wysoką gęstością energii, możliwością szybkiego ładowania, doskonałą stabilnością termiczną, świetną wydajnością w niskich temperaturach i efektywną integracją. Gęstość energii w ogniwach baterii sodowo-jonowych CATL może osiągnąć do 160Wh/kg, a bateria może ładować się w 15 minut do 80% SOC w temperaturze pokojowej. Ponadto gdy temperatura otoczenia jest niska i wynosi -20°C, bateria sodowo-jonowa zachowuje pojemność ponad 90%, natomiast wydajność integracji systemu może osiągnąć ponad 80%. Stabilność termiczna baterii sodowo-jonowych przewyższa krajowe wymagania bezpieczeństwa dla baterii trakcyjnych. Pierwsza generacja baterii sodowo-jonowych może być stosowana w różnych modelach elektryfikacji transportu, zwłaszcza w regionach o ekstremalnie niskich temperaturach, gdzie jej wyjątkowe zalety stają się oczywiste. Ponadto, można je elastycznie dostosować do potrzeb wszystkich zastosowań w dziedzinie magazynowania energii.

Czterofilarowy system wdrażania innowacji wspierający trzy strategiczne kierunki rozwoju

Od samego początku CATL dąży do osiągnięcia pozycji światowego lidera w dziedzinie innowacyjnych technologii i dostarczania najwyższej jakości rozwiązań w zakresie ekologicznej energii dla ludzkości. Aby osiągnąć swoją wizję, CATL podejmuje nieustające wysiłki w trzech strategicznych kierunkach rozwoju. Pierwszym kierunkiem jest zastępowanie stacjonarnej energii kopalnej wytwarzaniem energii odnawialnej i jej magazynowaniem; drugim – zastępowanie mobilnej energii kopalnej akumulatorami pojazdów elektrycznych w celu przyspieszenia rozwoju e-mobilności; trzecim – promowanie nowatorskich rozwiązań integracyjnych w zastosowaniach rynkowych wykorzystujących elektryfikację i inteligencję w celu pobudzenia rozwoju nowych zastosowań energii w poszczególnych dziedzinach. Celem wspierania zrównoważonego rozwoju w tych trzech kierunkach CATL stworzyła czterofilarowy system innowacji, obejmujący takie dziedziny jak chemia, struktura, produkcja i modele biznesowe, dzięki czemu zbudowała zdolność szybkiej transformacji od badań podstawowych do zastosowań przemysłowych, a następnie wdrożenia komercyjnego na dużą skalę.

Zasadnicze badania nad materiałem i systemem chemicznym mają ogromne znaczenie. Dr Robin Zeng, prezes CATL, powiedział, że niektórzy ludzie są przekonani, że system chemiczny baterii nie doczeka się już żadnego przełomu, i że ulepszenia mogą być dokonane jedynie w systemie struktury fizycznej. My jednak wierzymy, że świat elektrochemii jest jak „kostka energii”, gdzie wciąż pozostaje mnóstwo niewiadomych, które musimy odkryć. Nigdy nie znudzi nam się zgłębianie jego tajemnic. Wykorzystując wysokowydajną platformę obliczeniową i technologię symulacji, w oparciu o nasze dokładne zrozumienie zasad w połączeniu z zastosowaniem zaawansowanych algorytmów i mocy obliczeniowej, angażujemy się w pogłębione badania w celu opracowania systemu chemicznego, który jest najbardziej odpowiedni dla baterii sodowo-jonowych, umożliwiając im wejście na szybką ścieżkę uprzemysłowienia i nieustanny rozwój. Celem rozwoju nowej generacji akumulatorów sodowo-jonowych jest osiągnięcie gęstości energii przekraczającej 200Wh/kg.

W zakresie modernizacji systemów bateryjnych, CATL dokonała kolejnego przełomu w integracji systemów akumulatorowych i opracowała rozwiązanie systemu bateryjnego AB, które polega na mieszaniu i łączeniu baterii sodowo-jonowych i litowo-jonowych w określonych proporcjach i integrowaniu ich w jeden system bateryjny oraz kontrolowaniu różnych systemów poprzez precyzyjny algorytm BMS. Rozwiązanie systemu akumulatorowego AB może zrekompensować obecne braki w gęstości energii baterii sodowo-jonowej, a także rozszerzyć jej zalety o wysoką moc i wydajność przy niskich temperaturach. Dzięki temu nowatorskiemu systemowi konstrukcji znaczne rozszerzone zostają scenariusze zastosowań dla systemu baterii litowo-sodowych.

Wielowymiarowe wdrażanie w celu propagowania uprzemysłowienia baterii sodowo-jonowych

Przy okazji tego wydarzenia dr Qisen Huang, zastępca dziekana Instytutu Badawczego CATL, powiedział, że produkcja baterii sodowo-jonowych jest idealnie kompatybilna z urządzeniami i procesami produkcyjnymi baterii litowo-jonowych, a linie produkcyjne mogą być szybko przestawiane w celu osiągnięcia wysokiej zdolności produkcyjnej. Na dzień dzisiejszy, CATL rozpoczęła przemysłowe wdrażanie baterii sodowo-jonowych i planuje stworzyć podstawowy łańcuch przemysłowy do 2023 roku. Firma CATL zaprasza dostawców i klientów końcowych, jak również instytucje badawcze, do wspólnego przyspieszenia promocji i rozwoju baterii sodowo-jonowych.

Dr Robin Zeng podkreślił, że neutralność węglowa zrodziła popyt na baterie o skali TWh i przyczyniła się do dynamicznego rozwoju przemysłu nowych energii. Nieustanne pojawianie się wymagań dotyczących zastosowań dało okazję do zaprezentowania możliwości różnych technologii. Zróżnicowane ścieżki techniczne zapewnią również stabilność długoterminowego rozwoju branży.