Oferowane przez Ennovation ogniwa sodowo-jonowe przeznaczone są do konstrukcji baterii dla pojazdów osobowych, ciężarowych, specjalistycznych oraz maszyn roboczych, jak również do konstrukcji stacjonarnych magazynów energii.

Ogniwa sodowo-jonowe wyróżniają się przede wszystkim wysokim bezpieczeństwem i niepalnością, co czyni je korzystnym rozwiązaniem dla zastosowaniach w górnictwie i wszelkich strefach zagrożonych pożarem.

Przewagi ogniw sodowo-jonowych:

• Niepalność
• Stabilne parametry pracy w szerokim zakresie temperatur (-30 °C ~ + 55 °C)
• Długi cykl życia – do 10 lat
• Wysokie znamionowe prądy ładowania i rozładowania (3C ~ 5C)
• Odporność na przeładowanie

Charakterystyki pracy

Charakterystyka rozładowania przykładowego ogniwa sodowo-jonowego przedstawiona została na Rysunku 1, wraz z uwzględnieniem wpływu temperatury zewnętrznej.

Rysunek 1 Charakterystyka rozładowania ogniwa sodowo-jonowego 10 Ah

Na Rysunku 2 przedstawiona została charakterystyka ładowania ogniwa różnymi wartościami prądów.

Rysunek 2 Charakterystyka ładowania ogniwa sodowo-jonowego 10 Ah

Zmierzona pojemność ogniw o energii nominalnej 10 Ah dla różnych prądów rozładowania przedstawiona została na Rysunku 3.

Rysunek 3 Zmierzone pojemności ogniwa sodowo-jonowego 10 Ah dla różnych prądów rozładowania

Oferowane ogniwa sodowo-jonowe poddane zostały testom, które potwierdziły ich bezpieczeństwo oraz niezawodność.

Testy bezpieczeństwa

Test przeładowania

Podczas tego testu ogniwo ładowane jest prądem stałym 1 C, aż do uzyskania napięcia 4,4 V. Następnie ogniwo ładowane jest stałym napięciem 4,4 V.

Rysunek 4 Przebieg testu przeładowania

Rysunek 5 Widok ogniwa przygotowanego do testu przeładowania (po lewej) i po zakończeniu testu (po prawej)

W wyniku test przeładowania ogniwo nie zapaliło się, ani nie uległo eksplozji, a maksymalna osiągnięta temperatura to 42,6 stopni Celsjusza.

Test w temperaturze 130 stopni Celsjusza

Ogniwa zostały poddane testowi pracy w wysokiej temperaturze. Podczas tego testu w pełni naładowane ogniwo umieszczone zostało w komorze termicznej, w której temperatura zwiększana była stopniowo w tempie 5 °C / min od temperatury pokojowej do 130 °C. Następnie temperatura 130 °C utrzymywana była przez 30 minut.

Rysunek 6 Przebieg testu pracy w wysokiej temperaturze

Rysunek 7 Widok ogniwa przygotowanego do testu wysokotemperaturowego (po lewej) i po zakończeniu testu (po prawej)

W trakcie wykonywania testu ogniwo nie uległo eksplozji, ani nie zapaliło się.

Test uszkodzenia mechanicznego

Ogniwo testowane było pod kątem odporności na uszkodzenia mechaniczne – w tym teście ogniwo umieszczane jest na nieruchomej platformie, a następnie w swobodnym spadku w ogniwo uderza metalowy pręt o średnicy 15,8 mm i masie 9,1 kg, który umieszczany jest na wysokości 610 mm nad ogniwem. Pręt uderza w ogniwo w ustawieniu prostopadłym do osi podłużnej baterii i równolegle do powierzchni uderzenia.

Rysunek 8 Przebieg testu uszkodzenia mechanicznego ogniwa

Rysunek 9 Widok ogniwa przygotowanego do testu uszkodzenia mechanicznego (po lewej) i po zakończeniu testu (po prawej)

Test zgniotu ogniwa

Ogniwo ustawiane jest między dwoma płytkami i ściskane w taki sposób, by oś podłużna ogniwa przebiegała równolegle do płytek. Ogniwo ściskane jest siłą 13 kN.

Rysunek 10 Widok ogniwa przygotowanego do testu zgniotu (po lewej) i po zakończeniu testu (po prawej)

Po teście zgniotu ogniwo nie uległo eksplozji, ani zapłonowi, a maksymalna odnotowana temperatura to 37,2 °C.

Test propagacji termicznej

Podczas przeprowadzania testu propagacji termicznej naładowane ogniwo owijane jest matą grzewczą, a na jego górnym końcu umieszcza się czujnik temperatury. Mata grzewcza podgrzewa ogniwo z mocą 60 W do momentu, gdy zajdzie jeden z trzech czynników:

• Spadek napięcia przekroczy wartość 25% napięcia początkowego
• Temperatura monitorowanego punku osiągnie maksymalną temperaturę pracy ogniwa
• Tempo wzrostu temperatury punku monitorowanego będzie utrzymywało się na poziomie > 1 °C w czasie dłuższym niż 3 s.

Rysunek 12 Przebieg testu propagacji termicznej

Rysunek 13 Widok ogniwa przygotowanego do testu propagacji termicznej (po lewej) i po zakończeniu testu (po prawej)

Podczas testu nie stwierdzono eksplozji i zapłonu ogniwa, a maksymalna odnotowana temperatura podczas trwania testu to 115 °C.

Test palności

W trakcie testu palności ogniwo umieszczane jest na siatce, a następnie poddawane jest bezpośredniemu działaniu płomieni. Test uznawany jest za zakończony, gdy nastąpi jeden z trzech czynników:

• Wybuch ogniwa
• Całkowite spalenie ogniwa
• Czas trwania testu palności przekroczy 30 minut, a ogniwo nie zapali się lub nie wybuchnie

Rysunek 14 Przebieg testu palności

Rysunek 15 Widok ogniwa przygotowanego do testu palności (po lewej) i po zakończeniu testu (po prawej)

Maksymalna temperatura palnika wyniosła 728 °C. Ogniwo nie uległo eksplozji podczas trwania testu.

Zastosowanie

Ze względu na swoje właściwości, ogniwa sodowo-jonowe są często wykorzystywane w branży górniczej i wydobywczej. Zminimalizowane ryzyko zapłonu i wysoka odporność na wymagające warunki pracy czynią z ogniw sodowo-jonowych bezpieczną i pewną technologię.