Fonas

Ličio jonų baterijos buvo plačiai naudojamos kaip įkraunamos baterijos nuo 1990-ųjų dėl didelės grįžtamosios talpos ir ciklo stabilumo. Labai brangstant ličiui ir didėjant ličio ir kitų pagrindinių ličio jonų baterijų komponentų paklausai, didėjantis ličio baterijų žaliavų trūkumas verčia mus ieškoti naujų ir pigesnių elektrocheminių sistemų, pagrįstų esamais gausiais elementais. . Geriausias pasirinkimas yra pigesnės natrio jonų baterijos. Natrio jonų baterija buvo beveik atrasta kartu su ličio jonų baterija, tačiau dėl didelio jonų spindulio ir mažos talpos žmonės labiau linkę tirti ličio elektrą, o natrio jonų akumuliatoriaus tyrimai beveik įstrigo. Pastaraisiais metais sparčiai augant elektromobilių ir energijos kaupimo pramonei, natrio jonų baterija, kuri buvo pasiūlyta kartu su ličio jonų baterija, vėl pritraukė žmones.'s dėmesį.

Litis, natris ir kalis yra visi šarminiai metalai periodinėje elementų lentelėje. Jie turi panašias fizines ir chemines savybes ir teoriškai gali būti naudojami kaip antrinės baterijų medžiagos. Natrio ištekliai yra labai turtingi, plačiai paplitę Žemės plutoje ir lengvai išgaunami. Natriui, kaip ličio pakaitalui, buvo skiriama vis daugiau dėmesio baterijų srityje. Baterijagamintojasspeštynėspradėti natrio jonų akumuliatoriaus technologinį kelią.Pagrindinės nuomonės apie naujų energijos kaupimo sistemų kūrimo spartinimą, Mokslo ir technologinių inovacijų energetikos srityje planas 14-uoju penkerių metų plano laikotarpiu, irNaujos energijos saugyklos plėtros 14-ojo penkerių metų plano laikotarpiu įgyvendinimo planasNacionalinės plėtros ir reformų komisijos ir Nacionalinės energetikos administracijos išleistuose dokumentuose paminėjo sukurti naujos kartos didelio našumo energijos kaupimo technologijas, tokias kaip natrio jonų akumuliatoriai. Pramonės ir informacinių technologijų ministerija (MIIT) taip pat skatino naujas baterijas, pavyzdžiui, natrio jonų baterijas, kaip balastą naujos energetikos pramonės plėtrai. Taip pat rengiami pramonės standartai natrio jonų akumuliatoriams. Tikimasi, kad pramonei didėjant investicijoms, technologijoms bręstant ir pramoninei grandinei pamažu tobulėjant, natrio jonų akumuliatorius, pasižymintis dideliu našumu, užims dalį ličio jonų baterijų rinkos.

Natrio jonų baterija, palyginti su ličio jonų baterija

• Natrio jonų akumuliatoriaus anglies neigiamas elektrodas turi mažesnę kainą ir didesnę modifikavimo erdvę nei grafito.
• Aliuminio folija gali būti naudojama kaip srovės kolektorius teigiamam ir neigiamam natrio jonų akumuliatorių elektrodui. Ličio jonų baterijos turi mažą neigiamą potencialą, todėl turi būti naudojama varinė folija, kuri nėra korozija. Kita vertus, natrio jonų baterijos turi didelį neigiamą potencialą, todėl jos nėra legiruojamos su natriu. Aliuminio folijos svoris ir kaina yra mažesnė nei vario folija.
• Elektrolite Na tirpumas⁺ yra maždaug 30% mažesnis nei Li⁺. Tirpimo greitis didelis, o krūvio perdavimo varža ties elektrodo – elektrolito sąsaja maža, o tai užtikrina geresnę elektrodo dinamiką. Todėl natrio jonų įkrovos iškrovos greitis yra didelis esant aukštai ir žemai temperatūrai, o žemos temperatūros veikimas yra puikus ir jį galima greitai įkrauti.
• Natrio jonų baterijos turi didesnį teigiamų elektrodų medžiagų pasirinkimą. Beveik visi pereinamojo metalo elementai pirmoje periodinės lentelės eilutėje gali būti naudojami natrio jonų baterijose. Taip yra dėl didelio Na dydžio skirtumo⁺ (spindulys 0,102 nm) ir pereinamųjų metalų jonų (spindulys 0,05-0,07 nm), o tai yra palanki jų atskyrimui.
• Natrio jonų akumuliatoriaus vidinė varža yra didesnė nei ličio jonų akumuliatoriaus. Trumpojo jungimo atveju momentinė šiluma yra mažesnė, temperatūros kilimas lėtesnis, o šiluminė nubėgimo temperatūra yra aukštesnė nei ličio akumuliatoriaus, todėl natrio jonų akumuliatorius yra saugesnis.
• Didelis natrio jonų spindulys gali sukelti medžiagos plyšimą, kai ji pašalinama iš elektrodo medžiagos, taip paveikdama bendrą akumuliatoriaus kinetinę veikimą ir elektrodo vientisumą.
• Natrio standartinis elektrodo potencialas yra daug didesnis (0,33 V didesnis nei ličio), todėl energijos tankis yra mažesnis ir sunku konkuruoti su ličio jonų baterijomis energijos sektoriuje.

Naujausia tyrimų pažanga

Pastaraisiais metais natrio jonų baterijų tyrimai apima pažangią bekobalto katodinę medžiagą natrio jonų baterijoms, nebrangų polianijoninį sulfatą teigiamam natrio jonų baterijų elektrodui, nano-pb junginius, naudojamus teigiamame natrio elektrode. - jonų baterijos, pagrindiniai natrio jonų baterijų organinių anodinių medžiagų moksliniai tyrimai, naudojami galimoms komercinėms reikmėms, alavo metalo oksidai ir sulfidai, naudojami kaip natrio jonų baterijų anodinės medžiagos, Pažangių anglies medžiagų nanoinžinerija natrio jonų akumuliatoriuose ir pažangių in situ apibūdinimų taikymas tiriant natrio jonų baterijas. Apskritai, tai vis dar yra tyrimų taškas, skirtas gauti aukštos kokybės teigiamų ir neigiamų elektrodų medžiagas optimizuojant modifikavimo priemones, tobulinant paruošimo metodus ir tiriant natrio saugojimo mechanizmą, siekiant pagerinti bendrą natrio jonų baterijų konkurencingumą.