مزايا وآفاق تطبيق رغوة النيكل كمادة قطب كهربائي لبطاريات تخزين الطاقة

مزايا وآفاق تطبيق رغوة النيكل كمادة قطب كهربائي لبطاريات تخزين الطاقة

1. تتمتع رغوة النيكل بالمزايا الأساسية الخمس التالية كقطب كهربائي لبطاريات تخزين الطاقة

1. بنية فائقة التوصيل -: تحتوي رغوة النيكل على بنية مسام ثلاثية الأبعاد، حيث تكون المقاومة فيها أقل من أو تساوي 10⁻⁴ Ω·cm (1/100 من قطب الجرافيت).

2. مضاعفة حركية التفاعل: تحتوي المادة على مساحة سطحية محددة تبلغ 5000-15000 م²/م3، مما يساعد على زيادة كفاءة انتشار الأيونات بنسبة 40% ولها معدل أداء ممتاز.

3. Extremely strong structural stability: Foam metal is mainly composed of nickel metal. The nickel metal skeleton is creep-resistant and corrosion-resistant, and can be cycled 2000 times with a capacity retention rate of >95%.

4. إدارة حرارية ممتازة: التوصيل الحراري لرغوة النيكل هو 80 واط/(م·ك). عندما تنخفض درجة حرارة تشغيل البطارية بمقدار 15 درجة، يقل خطر الانفلات الحراري بنسبة 90%.
5. توافق العمليات على نطاق واسع: الختم واللحام وتعديل الطلاء، ومناسب لأنظمة البطاريات السائلة/الصلبة/شبه الصلبة - |

-ثانيًا. حالات التطبيق الفعلية هي كما يلي
1. بطارية ليثيوم - أيون
بطارية طاقة-شحن سريع:
استبدل مجمع تيار رقائق النحاس التقليدي وحقق شحنًا بنسبة 80% في 12 دقيقة (الاختبار الفعلي لـ NIO ET7)
تمت زيادة كثافة سطح القطب إلى 35 مجم/سم² (حد العملية التقليدية 25 مجم/سم²)
بطارية تخزين الطاقة-طويلة العمر:
مشروع محطة الطاقة الكهروضوئية في جنوب أفريقيا: نظام بطارية الليثيوم باستخدام قطب رغوة النيكل ** تسوس لمدة 10 سنوات<10%

ثالثا. آفاق السوق
مكاسب السياسة تدعم خطة تطوير تخزين الطاقة الجديدة "الخطة الخمسية الرابعة عشرة-" الصينية بشكل واضح-مواد الأقطاب الكهربائية عالية التوصيل
خفض التكلفة في عام 2023، انخفضت تكلفة الإنتاج-على نطاق واسع لرغوة النيكل إلى 120 دولارًا أمريكيًا للمتر المربع (انخفاض بنسبة 60% خلال 5 سنوات)
تكرار التكنولوجيا في عام 2025، سيؤدي الإنتاج الضخم للبطاريات ذات الحالة الصلبة- إلى توليد طلب سنوي يبلغ 4 ملايين متر مربع من ركائز رغوة النيكل

رابعا. اتجاه تطور التكنولوجيا
1. الابتكار المادي
مركب Ni@MnO₂
بنية الغلاف الأساسية-: زيادة السعة المحددة إلى 1800 مللي أمبير/جرام (2.5 ضعف القيمة النظرية)
رغوة النيكل المطلية بالجرافين-: تم تقليل مقاومة الواجهة بنسبة 70%
هندسة النانو: النمو-في الموقع لمصفوفات أنابيب الكربون النانوية: تتجاوز مساحة السطح المحددة 20000 متر مربع/م3
2. التصميم الهيكلي
رغوة النيكل ذات المسام المتدرجة:
الطبقة السطحية 20 نقطة في البوصة (قوة ميكانيكية عالية) + الطبقة الداخلية 110 نقطة في البوصة (تفاعلية عالية)
زادت قوة ضغط القطب إلى 15 ميجا باسكال (الهيكل التقليدي 5 ميجا باسكال)
- 4يصل عمر دورة الشحن السريع إلى 1500 مرة (يتطلب المعيار الوطني 1200 مرة)
الخلاصة: المادة الأساسية لمسار تخزين الطاقة تريليون
أصبحت رغوة النيكل مادة صلبة للبطاريات ذات كثافة الطاقة العالية بفضل موصليتها التي لا يمكن استبدالها واستقرارها الشديد وقابلية تطوير العملية. ومع الاستغلال التجاري السريع لبطاريات الحالة الصلبة- والطاقة الهيدروجينية وغيرها من التقنيات، فإن الفترة من 2025 إلى 2035 سوف تشهد نموًا هائلاً.