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钠离子电池结构与原理,钠离子电池产业化前景
钠离子电池结构与原理,钠离子电池产业化前景
  • 发布时间:2020-04-22 09:46

钠离子电池结构与原理,钠离子电池产业化前景

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钠离子电池结构与原理,钠离子电池产业化前景。随着新能源汽车与电网储能的快速发展,锂资源趋于紧张将进一步加剧短缺,钠离子电池是比较理想的替代方案,该成果将促进钠离子电池从研究阶段向产业化转化。未来随着钠离子电池产业化进程的推进,相关提前布局钠离子电池产业链企业有望最先受益。
 
 

 
钠离子电池结构与原理
相对于其他钠离子电池正极材料,磷酸铁钠虽然具有较高的理论容量,但是到目前为止该材料的研究并不充分,主要受限于其合成方法较为困难。常见的固相或液相方法合成出来的NaFePO4都是化学惰性的磷钠铁矿结构,并非是具有活性的橄榄石结构。因此,未来对于磷酸铁钠的研究必须从合成方法上进行突破,才能使其有望在钠离子储能电池上大规模的应用。
 
钠离子电池的工作原理是利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。充电时Na+从正极脱出经过电解质嵌入负极,同时电子的补偿电荷经外电路供给到负极,保证正负极电荷平衡。放电时则相反,Na+从负极脱嵌经过电解质嵌入正极,在正常的充放电情况下钠离子在正负极间的嵌入脱出不破坏电极材料的基本化学结构。
 
钠离子电池产业化前景
目前以钠金属作为负极材料组装钠离子半电池的方法已被广泛应用于电极材料的电化学性能测试,但相比较钠离子全电池的结构会更加适用于商业化电池,故此可将钠离子全电池作为钠离子半电池与商业化钠离子电池之间的一个过渡。因此如何进一步提升钠离子全电池的电化学性能并降低其生产成本,成了钠离子电池能否走向商业化的关键所在,具有十分重大的意义。
 
经过近些年的开发竞争,钠离子电池的储能量达到锂的90%,而且已经有少数企业开始初步进行研发及应用。因为无需散热空间所以体积成功缩小到了锂电池以下,国内方面目前已在钠离子电池材料制作、平台建设等方面获得了突破性的进展,针对钠离子电池能量密度偏低的问题也会不断地进行技术改进。
 
钠离子电池的优势
①原料资源丰富,成本低廉,分布广泛;
②钠离子电池有相对稳定的电化学性能,使用更加安全;
③钠离子不与铝形成合金,负极可采用铝箔作为集流体,可以进一步降低成本8%左右,降低重量10%左右;
④钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3~0.4V,即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐,电解质的选择范围更宽。
 
虽钠离子电池能量密度不及锂离子电池,但就目前碳酸锂价格高涨的形势来看,钠离子电池仍然具有十分广泛的应用前景,对于能量密度要求不高的领域,在电网储能、调峰,风力发电储能等方面应用前景广阔。未来钠离子电池将逐步取代铅酸电池,在各类低速电动车中获得广泛应用,与锂离子电池形成互补。
 
作为一类重要的储能电池,钠离子电池具有比能量高、安全性能好、价格低廉等优点有望在储能领域成为锂离子电池的替代品,而为了适应钠离子电池的正极材料、负极材料、电解液甚至添加剂的种类和用量等都要做相应的改变,因此仍有诸多问题亟待解决,实现大规模、高安全性、低成本、高能量、高功率密度和长寿命的目标,方能实现钠离子电池的产业化。
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