Позадина

Литијум-јонске батерије се широко користе као пуњиве батерије од 1990-их због свог високог реверзибилног капацитета и стабилности циклуса.Са значајним повећањем цене литијума и све већом потражњом за литијумом и другим основним компонентама литијум-јонских батерија, све већи недостатак сировина за литијумске батерије приморава нас да истражујемо нове и јефтиније електрохемијске системе засноване на постојећим елементима у изобиљу. .Јефтиније натријум-јонске батерије су најбоља опција.Натријум-јонска батерија је скоро откривена заједно са литијум-јонском батеријом, али због њеног великог јонског радијуса и малог капацитета људи су склонији проучавању литијумског електрицитета, а истраживања натријум-јонске батерије су скоро застала.Са брзим растом електричних возила и индустрије складиштења енергије последњих година, натријум-јонска батерија, која је предложена у исто време као и литијум-јонска батерија, поново је привукла људе'с пажња.

Литијум, натријум и калијум су сви алкални метали у периодном систему елемената.Имају слична физичка и хемијска својства и у теорији се могу користити као секундарни материјали за батерије.Ресурси натријума су веома богати, широко распрострањени у Земљиној кори и једноставни за екстракцију.Као замена за литијум, натријум се посвећује све више пажње у области батерија.Батеријапроизвођачsсцрамбледа покрене технолошку руту натријум-јонске батерије.Водећа мишљења о убрзању развоја нових складишта енергије, Научно-технолошки иновациони план у области енергетике у 14. петогодишњем, иПлан реализације развоја новог складишта енергије у 14. петогодишњемкоју су издале Национална комисија за развој и реформу и Национална управа за енергетику помињу развој нове генерације технологија за складиштење енергије високих перформанси као што су натријум-јонске батерије.Министарство индустрије и информационих технологија (МИИТ) је такође промовисало нове батерије, као што су натријум-јонске батерије, као баласт за развој нове енергетске индустрије.Индустријски стандарди за натријум-јонске батерије су такође у изради.Очекује се да, како индустрија повећава инвестиције, технологија постаје зрела и индустријски ланац се постепено побољшава, очекује се да ће натријум-јонска батерија са високим перформансама заузети део тржишта литијум-јонских батерија.

Натријум-јонска батерија у односу на литијум-јонска батерија

• Угљенична негативна електрода натријум-јонске батерије има нижу цену и већи простор за модификацију од оне од графита.
• Алуминијумска фолија се може користити као колектор струје за позитивну и негативну електроду натријум-јонских батерија.Литијум-јонске батерије имају низак негативни потенцијал и морају да користе бакарну фолију која није кородирана.Натријум-јонске батерије, с друге стране, имају висок негативни потенцијал, тако да се не легирају са натријумом.Алуминијумска фолија је нижа по тежини и цени од бакарне фолије.
• У електролиту, растворљивост На⁺ је око 30% нижи од Ли⁺.Брзина растварања је висока, а отпор преноса наелектрисања на интерфејсу електрода – електролит је мали, што обезбеђује бољу динамику електроде.Због тога је брзина пражњења натријум-јона висока на високој и ниској температури, а перформансе на ниској температури су одличне и може се брзо пунити.
• Натријум-јонске батерије имају шири избор материјала позитивних електрода.Скоро сви елементи прелазног метала у првом реду периодног система могу се користити у натријум-јонским батеријама.То је због велике разлике у величини између На⁺ (радијус 0,102нм) и јони прелазних метала (радијус 0,05-0,07нм), што је погодно за њихово раздвајање.
• Унутрашњи отпор натријум-јонске батерије је већи од отпора литијум-јонске батерије.У случају кратког споја, тренутна топлота је мања, пораст температуре је спорији и температура одласка је виша од оне код литијумске батерије, стога је натријум-јонска батерија сигурнија.
• Велики радијус натријум-јона може довести до пуцања материјала када се уклони из материјала електроде, што утиче на укупне кинетичке перформансе батерије и интегритет електроде.
• Натријум има много већи стандардни потенцијал електроде (0,33 В већи од литијума), што резултира мањом густином енергије и отежава такмичење са литијум-јонским батеријама у енергетском сектору.

Последњи напредак истраживања

Последњих година истраживање натријум-јонских батерија укључује напредни катодни материјал без кобалта за натријум-јонске батерије, јефтин полиањонски сулфат за позитивну електроду натријум-јонских батерија, нано-пб једињења која се користе у позитивној електроди натријум-а. -јонске батерије, основно истраживање органских анодних материјала за натријум-јонске батерије за потенцијалне комерцијалне примене, метални оксиди и сулфиди на бази калаја који се користе као анодни материјали за натријум-јонске батерије, наноинжењеринг напредних угљеничних материјала у натријум-јонским батеријама и примена напредне ин ситу карактеризације у проучавању натријум-јонских батерија.Генерално, то је још увек жариште истраживања за добијање материјала позитивних и негативних електрода високих перформанси са аспекта оптимизације средстава за модификацију, побољшања метода припреме и истраживања механизма складиштења натријума како би се побољшала укупна конкурентност натријум-јонских батерија.