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钠离子电池新型正极材料的发展或取代锂离子电池
钠离子电池新型正极材料的发展或取代锂离子电池
  • 发布时间:2020-07-17 17:48

钠离子电池新型正极材料的发展或取代锂离子电池

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随着便携式电子设备,电动汽车和混合动力汽车的迅猛发展,研究资源丰富、高能效及环境友好的储能材料已成为国际上的研究热点。为满足规模庞大的市场需求,电池的安全性、制造成本、能耗以及是否对环境造成污染也已成为评价电池材料的重要指标。目前锂离子电池的发展前景比较明朗,但随着对锂资源的过度需求势必会使其面临短缺的问题。

钠离子电池新型正极材料的发展或取代锂离子电池

对于钠离子电池而言,正极材料不仅是提高钠离子电池性能的战场,也是限制钠离子电池成本的一大瓶颈。目前钠离子电池层状正极材料大都含过渡金属镍(Ni)或Co元素,而Ni和Co是锂离子电池正极材料中广泛使用的元素,用到钠离子电池中其成本下降空间有限,所以Ni和Co不是钠离子电池正极材料的首选元素;

而且这些材料在空气中不稳定,易吸水或与水-氧气(二氧化碳)发生化学反应,这无疑会增加材料的生产、运输及储存成本,而且会对电池性能带来影响。因此,要实现钠离子电池的实际应用,就必须发展能够替代Ni或Co的活性元素及其稳定的新型电极材料。

钠离子电池具有的优势
1、原料成本低,不使用锂、钴等高价稀有金属,钠最大的优点是在海水等资源中含量丰富,是“取之不尽”的元素。

2、可以沿用现有的生产工序,钠离子电池的工作机制与锂电池相同,电池企业的现有生产设备可以直接用来生产钠离子电池,因为基本不需要设备投资,所以各家企业很容易将其作为替代电池开展生产。

3、钠资源丰富,开采费用仅为锂的百分之一,因而钠离子电池的研发成为科研人员争相“开垦”的领域。而层状结构的锰酸钠正极材料具有理论容量高、价格低廉及来源广泛等优点,使之成为钠离子电池正极材料的热门研究对象。

钠离子电池正极材料的选取原则
①具有较高的比容量;
②较高的氧化还原电位,且电位受材料嵌钠量的影响较小;
③良好的结构稳定性和电化学稳定性;
④具有制备工艺简单、资源丰富以及环境友好等特点。

钠离子电池正极材料相比较目前广泛应用的锂离子电池而言,优势更加突出和明显,应用范围也更加广泛,而随着时代的发展,诸如电动汽车一类的设备将离人们的生活越来越近。如何借助对于钠离子电池的研究,在动力电源方面实现高质量的研究跨越成为当下钠离子电池正极材料做了综合性的研究。

钠离子电池的正极和负极可使用的材料种类繁多,未雨绸缪的进行钠离子电池的开发势在必行。想必在不远的将来,高能量密度、高功率密度、高导电性和循环性的电极材料会不断的涌现。届时,会真正有可能将钠离子电池应用到大规模的储能,为整个人类世界“能源”这一经久不衰的话题添上浓墨重彩的一笔!

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