בין ה-24 ל-26 באוגוסט, פורום פסגת האנרגיה הניטרלית בפחמן והכנס השלישי של סין הבינלאומית לטכנולוגיה חדשה לאחסון אנרגיה ויישום הנדסה ופורום המדענים הצעירים של טכנולוגיה חדשה לאנרגיה נערכו בשנג'ן בהדרכת ועדת הפיתוח והרפורמה של שנזן, שיתוף. - מאורגן על ידי איגוד תעשיית הכוח הכימי והפיזי של סין והאוניברסיטה הדרומית למדע וטכנולוגיה למחקר פחמן ניטרלי, ונתמך על ידי יותר מ-100 מוסדות. נושא הכנס הוא "פיתוח פרודוקטיביות חדשה וקידום פיתוח איכותי של תעשיית אגירת האנרגיה".
מארגני הכנס הזמינו 6 אקדמאים ו-100 מומחי תעשייה לנהל דיונים וחילופי דברים מעמיקים ב-12 מפגשים מיוחדים, כולל פתרונות אינטגרציה חדשים של מערכות אחסון אנרגיה, טכנולוגיה ויישומים לאחסון אנרגיה לטווח ארוך, תחנות כוח וירטואליות, אנרגיה תעשייתית ומסחרית. אחסון, סוללות חדשות לאחסון אנרגיה, שווקי אחסון אנרגיה חדשים ושווקי חשמל, רשתות מיקרו חכמות, קידום תקני אחסון אנרגיה ופורום מדענים צעירים של טכנולוגיה חדשה לאחסון אנרגיה.
בבוקר ה-25 באוגוסט, פרופסור נינג Xiaohui מבית הספר למדעים והנדסת חומרים של אוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג הוזמנה לשאת נאום מרכזי ב"מפגש מיוחד של סוללת אחסון אנרגיה חדשה". כותרת הדו"ח הייתה "התקדמות בטכנולוגיה חדשה לאחסון אנרגיה מתכת נוזלית".
בוקר טוב לכולם! אני נינג Xiaohui מאוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג. בהשוואה לסוללת הנתרן-יון שעליה דיבר פרופסור קאו זה עתה ולסוללת הזרימה שפרופסור יאן הציג, הטכנולוגיה שלנו היא מאוד נישתית. זה נקרא סוג חדש של סוללת אחסון אנרגיה מתכת נוזלית. הדבר שלנו מוגדר בצורה מדויקת יותר כמתכת נוזלית. סוללה זו שונה מסוללת הליתיום-יון, סוללת הזרימה וסוללת הנתרן-יון המשמשת בטלפון הנייד שלך. זוהי סוללה בטמפרטורה גבוהה. תודה רבה על ההזדמנות להציג את ההתקדמות של קבוצת המחקר שלנו בתחום זה.
הרקע והמשמעות הוצגו על ידי כל המורים זה עתה. הנקודה העיקרית היא שהמטרות הנוכחיות של שיא הפחמן וניטרליות הפחמן מחייבות אותנו לשנות את מבנה האנרגיה שלנו. ממבנה האנרגיה הנוכחי הנשלט על ידי אנרגיה מאובנים למבנה העתידי הנשלט על ידי אנרגיה חדשה. הטרנספורמציה הזו תובענית יותר עבור מערכת רשת החשמל, מכיוון שרשת החשמל הנוכחית שלנו מבוססת על כוח תרמי, כולל כוח הידרו וכוח גרעיני. שלושת מקורות האנרגיה הללו יציבים מאוד וניתן לשלוט בהם כדי לייצר חשמל. בצד צריכת החשמל, חוקי צריכת החשמל במפעלים ובמשקי הבית שלנו ניתנים לתיקון. כעת אנו יכולים לעמוד במלואו באיזון הדינמי בין צד ייצור החשמל לבין צד צריכת החשמל באמצעות רשת המדינה ורשת החשמל הדרומית, הולכה והפצה בקנה מידה גדול ויכולות שיגור בקנה מידה גדול. אבל בעתיד, עלינו לשנות את מבנה האנרגיה שלנו. יש להוסיף כוח רוח וכוח פוטו-וולטאי לצד ייצור החשמל. כולם יודעים שהאנרגיה הזו מאוד נדיפה ואקראית. אז לאחר הוספתו לצד ייצור החשמל, גם הצד הזה ישתנה מאוד, ועם השינויים ההולכים וגדלים בצד המשתמש של צד צריכת החשמל של המיקרוגריד כגון רכבים חשמליים ואנרגיה חדשה, האקראיות וחוסר השליטה של צד המשתמש יהפכו יותר ויותר קשה. במקרה זה, טכנולוגיית אחסון חשמל בקנה מידה גדול חשובה לנו מאוד.
כפי שניתן לראות, בתוכנית היישום החדשה לפיתוח אגירת אנרגיה של "תוכנית החומש ה-14", הוועדה הלאומית לפיתוח ורפורמה ולשכת האנרגיה גם ציינו בבירור שהם מקווים לבנות מערכת חדשנית חדשה לאגירת אנרגיה חדשה ולהגדיל את הפיתוח של טכנולוגיות מגוונות. בהקשר זה, לטכנולוגיית אחסון האנרגיה הנישה שלנו יש מעט מקום לשרוד.
אם אנחנו רוצים לייצר סוללות אחסון אנרגיה, אנחנו צריכים ליצור כמה מערכות חדשניות יותר ולנטוש כמה מרעיונות העיצוב הקודמים. אנחנו צריכים למצוא כמה מערכות חומר אלקטרודות חדשות ולתכנן כמה מבני סוללה חדשים לפני שנוכל להמציא כמה טכנולוגיות חדשות לסוללות אחסון אנרגיה.
המנטור לשעבר שלי ב-MIT, פרופסור סאדוווי, עבד בעבר במטלורגיה, והוא הוקסם מתאי אלקטרוליזה מאלומיניום. המתכת על כתרו של נפוליאון הייתה עשויה מאלומיניום, וכך גם המתכת בקצה אנדרטת וושינגטון. האלומיניום היה יקר מאוד בזמנו, אבל לאחר שיוצר באמצעות אלקטרוליזה, האלומיניום הפך לזול מאוד ונכנס לאלפי משקי בית, אז הוא הוקסם מטכנולוגיית אלקטרוליזה מאלומיניום.
תהליך האלקטרוליזה הוא התהליך ההפוך של הסוללות בהן אנו משתמשים כעת. תהליך האלקטרוליזה שלנו הופך בעיקר אנרגיה חשמלית לאנרגיה כימית, בעוד שסוללות ממירות אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. העיקרון של אלקטרוליזה משמש כאשר סוללות נטענות. תא האלקטרוליזה מאלומיניום גדול מאוד, אורכו מאות מטרים, והוא צורך הרבה חשמל. זוהי מערכת של 500,000 אמפר 4 וולט, והיא צורכת הרבה חשמל בכל יום. באותה תקופה, אחד הרעיונות הבסיסיים ביותר שלנו היה להפוך את תהליך האלקטרוליזה ולהפוך את הדברים שצורכים חשמל לחפצי אחסון חשמל, ולהפוך אותם לסוללה ענקית לאחסון אנרגיה. איך לעשות את זה? חשבנו על תהליך זיקוק אלקטרוליזה מאלומיניום, תהליך זיקוק אלקטרוכימי מאלומיניום גולמי לאלומיניום מזוקק, באמצעות מבנה נוזלי תלת-שכבתי, התחתית היא אלומיניום גולמי, והאלקטרוליט באמצע הוא מערכת מלח מותך, בדומה ל- מלח השולחן שאנו רואים בחיי היומיום. הדבר הזה יימס בטמפרטורה גבוהה ויהפוך לנוזל הדומה למים, שיכול להוליך יונים, כך שהאלקטרוליט הוא מלח מותך, והחלק העליון יכול לקבל חומר אלומיניום מזוקק. מדוע ניתן ליצור שלוש שכבות של חומרים נוזליים? מכיוון שהצפיפות של שלושת החומרים הללו שונה, הם מחולקים באופן טבעי לשלוש שכבות: עליונה, אמצעית ותחתונה. יתר על כן, תהליך האלקטרוליזה פועל בטמפרטורה גבוהה ויכול להעביר זרמים גדולים.
עם המחשבות הללו, תהינו אם נוכל להשתמש בעיקרון של זיקוק אלקטרוליטי מאלומיניום כדי לתכנן סוללה נוזלית תלת-שכבתית, סוללת מתכת נוזלית. לשלושת החומרים של סוללת המתכת הנוזלית, האלקטרודה החיובית, חומר האלקטרודה השלילי וחומר האלקטרוליט, יש צפיפויות שונות, כך שניתן לחלק אותם באופן טבעי לשלוש שכבות: עליונה, אמצעית ותחתונה. המתכת הקלה ביותר נמצאת בחלק העליון, שהיא האלקטרודה השלילית של הסוללה, והמתכת בעלת הצפיפות הגבוהה ביותר נמצאת בחלק התחתון, שהיא האלקטרודה החיובית של הסוללה. באמצע נמצאת מערכת המלח המותך. כאשר הסוללה מתרוקנת, האלקטרודה השלילית תהפוך ליונים, תתפזר אל פני האלקטרודה החיובית דרך המלח המותך האלקטרוליט, ותיצור סגסוגת; הטעינה היא תהליך הפוך. בתהליך הטעינה והפריקה מדובר רק בשינוי בנפח חומר האלקטרודה הנוזלי, ואין בעיה של מבנה החומר המוצק או קריסת מבנה החומר. אז בתיאוריה, חיי המחזור שלו יכולים להיות ארוכים מאוד. מתכות נוזליות משתמשות במתכות זולות יחסית עם רזרבות בשפע יחסית, כך שהעלות נמוכה יחסית. יחד עם זאת, האלקטרוליט באמצע עשוי ממלח מותך אנאורגני, שאינו מצריך דיאפרגמה ומחירו נמוך יחסית. בנוסף, יש לו מוליכות יונית גבוהה מאוד בטמפרטורות גבוהות. יתרה מכך, מבנה הנוזל התלת-שכבתי הוא פשוט מאוד כאשר הסוללה גדולה יותר, כך שקל מאוד ליצור תאים בודדים עם מאות אמפר שעות. המעבדה שלנו יכולה לייצר תאי סוללה בקיבולת של יותר מ-200 אמפר שעות. הבעיה היחידה היא שמדובר במערכת בטמפרטורה גבוהה, ולכן צריך לחמם אותה כאשר היא מופעלת בפעם הראשונה. עם זאת, לאחר שנערמים את הסוללות ונבצע עבודת בידוד טובה יותר, תיווצר כמות גדולה של חום בתהליך הטעינה והפריקה, מה שיכול להשיג איזון דינמי עם איבוד החום, מספיק כדי לשמור על הפעלת סוללת המתכת הנוזלית בשעה טמפרטורה כה גבוהה, כך שניתן להפוך אותה למערכת חימום עצמית.
כפי שניתן לראות מהתמונה כאן, על מנת לגרום לכולם להבין בצורה ברורה יותר את הרעיון של סוללת מתכת נוזלית, בנינו במעבדה הדגמת סוללה נוזלית בטמפרטורת החדר. כמובן שלא ניתן להשתמש בו בפועל מכיוון שהאלקטרודה החיובית שלו משתמשת במתכת כספית רעילה. בנינו את הסוללה הזו כך שכולם יוכלו לראות את מבנה הנוזל התלת-שכבתי בצורה ברורה יותר. לסוללה הזו יש מתח וניתן לטעון ולפרוק בקלות, אך הביצועים אינם טובים יותר משל הסוללה הפועלת בטמפרטורה גבוהה בפועל. זה רק לתת לכולם להבין את הרעיון של נוזל תלת-שכבתי.
וצמיחת דנדריטים במהלך מחזור הסוללה. מכיוון שהוא נוזלי, אין לחץ במהלך תהליך הטעינה והפריקה, כך שלא תהיה ריסוק ללא לחץ. יחד עם זאת, הממשק בין המתכת הנוזלית לאלקטרוליט הנוזלי הינו ממשק נוזל-נוזל בעל מגע טוב מאוד ובכך פותרים את בעיית ממשק המגע בין האלקטרודה המוצקה לאלקטרוליט.
לסוללות מתכת נוזליות יש גם כמה יתרונות. מכיוון שמבנה הנוזל התלת-שכבתי מרובד אוטומטית על סמך צפיפות החומרים השונות, כל מבנה הסוללה פשוט מאוד וקל מאוד להגדלה. המעבדה שלנו יכולה לייצר סוללות בקיבולת של 200 אמפר שעות, 300 אמפר שעות, או אפילו 500 או 600 אמפר שעות. השני הוא שלאלקטרודות נוזליות אין כמה שינויים במבנה האלקטרודה המוצק שגורמים לדעיכה בקיבולת הסוללה. בהשוואה לסוללות המצב המוצק שלנו, לאחר מחזורים ארוכים, מבנה חומר האלקטרודה קורס וגורם לדעיכה בקיבולת. בעיה זו לא קיימת במערכת שלנו, ולכן לסוללה שלנו חיי שירות ארוכים יחסית. בנוסף, למלח האלקטרוליט מותך שבאמצע יש טכנולוגיית אגירת חום בטכנולוגיית אגירת אנרגיה. המלח המותך עצמו משמש כחומר לאחסון חום. לאחר יצירת חום, אם הסוללה קצרה ויוצרת חום, היא תיספג במלח המותך, ולא תהיה סכנת שריפה ופיצוץ. יחד עם זאת, לא נדרשת דיאפרגמה ולכן העלות נמוכה יחסית.
"תכנית החומש ה-14 לפיתוח אגירת אנרגיה חדשה" מציעה להשתמש גם בסוללות מתכת נוזלית כטכנולוגיה חדשה וככיוון אליו יש להתמודד בעתיד, ומקווה שיושמו בעתיד בתחום אגירת האנרגיה. .
להלן מבוא להתקדמות קבוצת המחקר שלנו במערכות חומרי סוללה, כולל תאים בודדים ומערכות אחסון אנרגיה. אלו הן חלק מתוצאות המחקר שלנו על עיצוב מערכות חומרי סוללות מתכת נוזלי.
כפי שכולנו יודעים, הדרך הבסיסית ביותר לבחור חומרים היא לחזור לטבלה המחזורית. מכיוון שהסוללה שלנו צריכה להיות בעלת מתח מסוים, האלקטרודה השלילית צריכה להיות עשויה ממתכת קלה יותר. אנו מחפשים בטבלה המחזורית מתכות אלקליות ומתכות אלקליין שהן קלות יחסית ובעלות פעילות מסוימת. האלקטרודה החיובית צריכה להיות עשויה ממשהו בעל צפיפות כבדה יותר ונקודת התכה נמוכה יותר, ולכן הטווח שלנו טמון ביסודות המתכת בעלי תכונות לא מתכתיות חזקות יותר, שהוא השלב בין יסודות מתכת ליסודות שאינם מתכתיים.
באופן כללי, התכנון של מערכות חומרי אלקטרודות עובר מפשוט למורכב, ולכן בנינו בתחילה מערכת פשוטה יחסית. יסוד המתכת המשמש לאלקטרודה השלילית הוא ליתיום, בעל נקודת התכה של כ-180 מעלות צלזיוס. האלקטרודה החיובית היא ביסמוט, בעל נקודת התכה של יותר מ-270 מעלות. המלח המותך באמצע הוא על בסיס ליתיום, בעל נקודת התכה של כ-400 מעלות צלזיוס. לכן, אם הסוללה שלנו פועלת ב-500 מעלות צלזיוס, זה במקרה מבנה נוזלי תלת שכבתי.
גילינו מנגנון מעניין במערכת סוללות מתכת נוזלית ליתיום/ביסמוט זו. בתחילה חשבנו שהאלקטרודה תמיד נשארת במצב נוזלי במהלך תהליך הטעינה והפריקה, אבל למעשה האלקטרודה החיובית אינה כזו. האלקטרודה השלילית תמיד נשארת במצב נוזלי, אך במהלך תהליך הפריקה בצד האלקטרודה החיובית, יווצרו כמה תרכובות אינטר-מטאליות מוצקות באמצע תהליך הפריקה. אבל השלב המוצק הזה קיים רק במהלך תהליך הפריקה, והוא יחזור לשלב הנוזלי בעת הטעינה. במילים אחרות, האלקטרודה החיובית למעשה ניתנת לריפוי. שלב מוצק יווצר במהלך הפריקה, אך השלב המוצק נעלם במהלך הטעינה, והוא יחזור למבנה נוזלי תלת שכבתי במהלך הטעינה.
איך נראית הסוללה שלנו בפועל? זוהי התמונה בפינה הימנית התחתונה (ראה PPT). זה שונה מהסוללות שאתה רואה עכשיו. הוא גדול וכבד יותר, ומשתמש במעטפת נירוסטה. במערכת זו וידאנו את היציבות של סוללות ביכולות שונות. הסוללה הקטנה ביותר קטנה מאוד, בקוטר של 1.3 ס"מ בקצה הימני, וקיבולת של כמה מאות מיליאמפר/שעה. לגדול ביותר יש קוטר של כ-15 ס"מ, והשגנו קיבולת של 143 אמפר שעות. הרצנו אותו במשך 300 מחזורים מבלי לראות שום דעיכה בקיבולת.
למרות שמערכת זו פועלת היטב, ההתנגדות הפנימית גדולה יחסית, והממשק בין האלקטרודה לאלקטרוליט מעט לא מאוזן. מאוחר יותר גילינו שבגלל שמארז הסוללה עשוי נירוסטה, המתכת הנוזלית Bi לא מרטיבה לגמרי את הנירוסטה ולכן ההתנגדות הפנימית גדולה יחסית. כדי לשפר את יכולת ההרטבה, הוספנו כמות קטנה מאוד של אלמנט Se ל-Bi. לאחר הוספת אלמנט ה-Se, האלקטרודה החיובית והנירוסטה נרטבים לחלוטין, מה שמפחית את ההתנגדות הפנימית של הסוללה. אז יצרנו סוללה בקיבולת של 20 אמפר שעות, הרצנו אותה במשך 1,200 מחזורים, ושיעור שימור הקיבולת הגיע ל-98.4%.
ואז גילינו שהמתח של סוללת Li|Bi היה נמוך יחסית, אז חשבנו אם נוכל להוסיף אלמנט מסגסוגת Sb לאלקטרודה החיובית. המתח של Sb גבוה מ-Bi, אבל גם נקודת ההיתוך גבוהה יותר, ומגיעה ליותר מ-600 מעלות, אז סיגלנו את Bi ו-Sb, כך שניתן להוריד את נקודת ההיתוך והמתח גבוה יותר. לאחר הוספת Sb, אנו יכולים לראות שפלטפורמת מתח הפריקה משופרת. בדרך זו, יצרנו סוללה בקיבולת של 5 אמפר שעות והרצנו אותה במשך יותר מ-160 מחזורים ללא כל דעיכה בקיבולת.
אבל הבעיה עם האלקטרודה החיובית של BiSb היא שביצועי הקצב הגבוה שלה אינם טובים. אנחנו רוצים לדעת אם אנחנו יכולים לשפר את הביצועים הגבוהים שלו. בואו נסתכל על היסוד Te בטבלה המחזורית. Te הוא יקר יחסית, ולכן אנו משתמשים בו גם כרכיב תוסף. לאחר הוספת מעט, מתח הפריקה של Te שונה מאוד מזה של Bi ו-Sb. אז תחילה נתנו ל-Te ליצור כמה שלבים מוצקים על פני השטח. במהלך פריקה, עקב הלחץ שנוצר במהלך היווצרות סגסוגת רב-רכיבים אלקטרודה חיובית, ניתן ללחוץ סדקים רבים החוצה בשכבת הפאזה המוצקה של Te, כך שהגדלנו באופן בלתי נראה את הערוצים עבור יוני ליתיום רבים. לאחר שהוספנו מעט Te , גילינו שגם ביצועי הקצב של הסוללה שופרו. כאשר עברנו מ-100 מיליאמפר/שעה לסנטימטר רבוע ל-1000 מיליאמפר/שעה לסנטימטר רבוע, אובדן הקיבולת הפיך היה קטן מאוד.
מצאנו שהוספת אלמנטים מסגסוגת לאלקטרודה החיובית יכולה לשפר את ביצועי הסוללה במידה מוגבלת, אבל אם נסתמך רק על הניסיון שלנו או ניסוי וטעייה ניסיוני, עלויות הזמן והכסף גבוהות יחסית, אז תהינו אם נוכל להשתמש בבינה מלאכותית טֶכנוֹלוֹגִיָה. אז השתמשנו בכמה שיטות למידת מכונה, ובנינו מסד נתונים. באמצעות למידת מכונה, הצלחנו לתכנן אלקטרודות חיוביות מסגסוגת מרובת אלמנטים. תכננו אלקטרודה חיובית מסגסוגת רבעונית באמצעות למידת מכונה והשגנו שיפורי ביצועים. במקביל, מערכת האלקטרודות הקודמת שלנו השתמשה בליתיום בתור האלקטרודה השלילית, אבל ליתיום הוא יקר יחסית, אז תכננו אלקטרודה שלילית מסגסוגת על בסיס סידן, אשר עברה מחזוריות יציבה במשך 500 מחזורים ללא כל אובדן קיבולת. מצאנו ששימוש בלמידת מכונה אכן יכול לעזור לנו לתכנן מערכות חומר אלקטרודות, לחסוך הרבה זמן ועלות.
בנוסף למחקר על מערכת חומרי האלקטרודות של סוללות מתכת נוזלית, תכננו וביצענו אופטימיזציה של מונומרים של סוללות מתכת נוזלית. תחילה הכנו כמה סוללות קטנות, כי עשינו את זה במעבדה ואי אפשר היה לבדוק את זה במשך כמה שנים. אז יצרנו סוללת מתכת נוזלית של 5 אמפר שעות, שנבדקה בזרם פריקה של 15 אמפר. זרמי הטעינה והפריקה היו שניהם 15 אמפר, 100% טעינה עמוקה ופריקה עמוקה, וקצב של 3C. סוללה זו פעלה במשך יותר מ-4,100 מחזורים, וקיבולת הפריקה הייתה כ-4.92 אמפר-שעה, שיעור ניצול החומר הגיע ל-98.4%, והיעילות הקולומבית הייתה 99.52%.
יצרנו גם קיבולת גדולה יותר, סוללה של 200 אמפר-שעה. בשל מגבלת ציוד הטעינה והפריקה של המעבדה, אנו יכולים לטעון ולפרוק רק בזרם של 50 אמפר, 0.25C, וכן אנו טוענים ופרוק 100% עמוק. קיבולת הפריקה יכולה להגיע ל-199.4 שעות אמפר, ושיעור ניצול החומר יכול להגיע ל-96.79%. היא פועלת ביציבות במשך יותר מ-700 מחזורים, במשך תשעה חודשים, ולא נמצאה ירידת קיבולת ברורה, מה שבאמת מוכיח שלסוללת המתכת הנוזלית שלנו יש יציבות מחזורית טובה.
נקודה נוספת שאנשים מודאגים ממנה יותר עם סוללות מתכת נוזליות היא מה קורה אם שלוש שכבות הנוזל מתערבבות יחד או שהסוללה מתהפכת, אז לקחנו סוללה של 200 אמפר-שעה לבדיקה ושמנו אותה על שולחן חימום מסתובב. מכיוון שהסוללה שלנו פועלת בטמפרטורות גבוהות, אם אנחנו רוצים לבדוק אותה, אנחנו צריכים לשמור אותה במערכת בטמפרטורה גבוהה שיכולה להסתובב. כאשר אנו מטים אותו ל-31.9 מעלות, המבנה הנוזלי התלת-שכבתי של הסוללה עדיין נשמר, כך שהסוללה עדיין יכולה להיטען ולהתרוקן כרגיל, אך אם היא הופכת לחלוטין והופכת ל-90 מעלות, הקטבים החיובי והשלילי. יקצר ויתערבב יחד, ויווצר חום בזמן זה. מדדנו גם את הקימורים הסגולים והצהובים בפינה הימנית התחתונה. שני צמדים תרמיים אלו מחוברים לקיר הסוללה, ונוכל למדוד את עליית הטמפרטורה של הסוללה לאחר קטע במעגל, מ-550 מעלות צלזיוס ל-590 מעלות צלזיוס, שהם כ-45 מעלות צלזיוס. כלומר, כמות גדולה של חום שנוצר נספגת במערכת המלח המותך, ולכן אין אפשרות מהותית לגיזה ופיצוץ.
יחד עם זאת, אם הסוללות שלנו ישמשו בעתיד במצבי אגירת אנרגיה בפועל, הן עלולות להיתקל בכמה מצבים קיצוניים, כמו רעידות אדמה. אז עשינו גם כמה בדיקות בטיחות בתדר רעידת אדמה של 20 הרץ, כולל כמה רעידות אנכיות ורעידות אופקיות. במקרה זה, הקוצים בעקומת הסוללה נגרמים מרטט של מיקום החיווט, אך הסוללה יכולה לפעול כרגיל במהלך רטט אנכי. היה קצר חשמלי בזמן רטט אופקי, אך כאשר רטט הסוללה פסקה, הסוללה הפסיקה לעבוד ועמדה במקום למשך תקופה, ואז ניתן היה לטעון ולפרוק שוב את הסוללה כרגיל. זה מוכיח שברמה זו, לתדר רעידת האדמה של 20Hz10Hz אין השפעה רבה על הסוללה.
במהלך תוכנית החומש ה-13, ביצענו פרויקטים מרכזיים של מו"פ ויצרנו ערכת סוללות. בתהליך זה, התגברנו לראשונה על בעיות מרכזיות במערכת, כגון עקביות הסוללה. ביצענו אופטימיזציה של מבנה הסוללה, החומרים, תהליך ההרכבה, הפרמטרים המבניים וכו', ושיפרנו את עקביות הסוללה. הפרש קיבולת הסוללה של יותר מ-200 אמפר-שעה הוא פחות מ-2 אמפר-שעה, והפרש ההתנגדות הפנימית הוא פחות מ-2 מיליאוהם. עקביות הסוללה גבוהה יחסית. התא הבודד 0.2C יכול להשיג יעילות אנרגטית ממוצעת של יותר מ-86%.
מכיוון שהמתח של סוללת המתכת הנוזלית שלנו נמוך יחסית, בניגוד לסוללות הליתיום והנתרן הנוכחיות, עלינו גם לעצב את ה-BMS שלנו. לכן, בהתבסס על המאפיינים של זרם גדול ומתח נמוך, תכננו מערכת איזון דו-שכבתית. לאחר האיזון, העקביות של הסוללה שלנו גבוהה מאוד, עם הפרש מתח של 40.6mV וזרם איזון של 1.4 אמפר.
על בסיס זה, עלינו גם לחבר את מודול החימום. מכיוון שאנו סוללה בטמפרטורה גבוהה, אנו משתמשים בעקרון הסעת האוויר החם במערכת לתכנון החימום, ואנחנו גם נוקטים באמצעי זהירות מפני בריחת טמפרטורה. באיור בפינה הימנית התחתונה, נוכל לראות שלאחר כתריסר סוללות מחוברות בסדרה, הן מופעלות בקצב של 0.5C. העקומה הכחולה היא הזרם של הכוח החיצוני. ניתן לראות שכאשר פועל ב-0.5C, החום שנוצר מהסוללה הזו מספיק כדי שהסוללה תפעל בעצמה. זה 500 מעלות צלזיוס בפני עצמו, כך שאין צורך בחימום חיצוני, וניתן להגיע לחימום עצמי. כמובן שהסוללה הזו עדיין זקוקה לנו כדי לתת לה קצת חום כשהיא פועלת בפעם הראשונה, אבל זה לא הכרחי בזמן פעולה רגילה.
על בסיס זה, שיתפנו פעולה עם פרופסור ג'יאנג קאי מאוניברסיטת Huazhong למדע וטכנולוגיה כדי לבנות מודל צימוד תלת מימדי של העברת חום של סוללות מתכת נוזלית, הצענו אסטרטגיית ויסות מאפייני שירות של צימוד חשמלי-תרמי, מימשנו סוללה רב-מפלסית יעילה. מערכת ניהול, ובנתה את מערכת סוללות מתכת נוזלית מבוססת ליתיום 5KW ו-30KWH הראשונה בארץ, שעברה גם בדיקות של צד שלישי.
על בסיס זה, צברנו טכנולוגיה במהלך השנים. ביוני 2023 הוקמה בשיאן, Henghui Keyuan (Xi'an) New Energy Technology Co., Ltd. המוקדשת לקידום התיעוש של טכנולוגיית סוללות מתכת נוזלית. סבב המלאכים קיבל עשרות מיליוני מימון מהשקעות Jiangyuan. מומחים ומורים מוזמנים להגיע לשיאן כדי להנחות את עבודתנו.