Фон

Литиево-йонните батерии се използват широко като презареждаеми батерии от 90-те години на миналия век поради високия си обратим капацитет и стабилност на цикъла. Със значителното увеличение на цената на лития и нарастващото търсене на литий и други основни компоненти на литиево-йонни батерии, нарастващият недостиг на суровини нагоре по веригата за литиеви батерии ни принуждава да изследваме нови и по-евтини електрохимични системи, базирани на съществуващи изобилни елементи . Натриево-йонните батерии с по-ниска цена са най-добрият вариант. Натриево-йонната батерия беше почти открита заедно с литиево-йонната батерия, но поради големия йонен радиус и ниския й капацитет хората са по-склонни да изучават литиево електричество и изследванията на натриево-йонната батерия почти спряха. С бързия растеж на електрическите превозни средства и индустрията за съхранение на енергия през последните години, натриево-йонната батерия, която беше предложена едновременно с литиево-йонната батерия, отново привлече хората'внимание.

Литият, натрият и калият са всички алкални метали в периодичната таблица на елементите. Те имат подобни физични и химични свойства и на теория могат да се използват като вторични материали за батерии. Натриевите ресурси са много богати, широко разпространени в земната кора и лесни за извличане. Като заместител на лития, на натрия се обръща все повече внимание в областта на батериите. Батериятапроизводителsбъркам сеза стартиране на технологичния път на натриево-йонна батерия.Ръководни становища за ускоряване на разработването на ново съхранение на енергия, План за научно-технически иновации в областта на енергетиката през 14-та петилетка, иПлан за изпълнение за разработване на ново съхранение на енергия през 14-ия петгодишен планов периодиздадени от Националната комисия за развитие и реформи и Националната енергийна администрация споменаха да разработят ново поколение високоефективни технологии за съхранение на енергия като натриево-йонни батерии. Министерството на промишлеността и информационните технологии (MIIT) също насърчава нови батерии, като натриево-йонни батерии, като баласт за развитието на новата енергийна индустрия. Индустриалните стандарти за натриево-йонни батерии също са в процес на разработка. Очаква се, тъй като индустрията увеличава инвестициите, технологията става зряла и индустриалната верига постепенно се подобрява, натриево-йонната батерия с висока производителност на разходите се очаква да заема част от пазара на литиево-йонна батерия.

Натриево-йонна батерия срещу литиево-йонна батерия

• Въглеродният отрицателен електрод на натриево-йонната батерия има по-ниска цена и по-голямо пространство за модификация от този на графита.
• Алуминиевото фолио може да се използва като токоприемник за положителния и отрицателния електрод на натриево-йонните батерии. Литиево-йонните батерии имат нисък отрицателен потенциал и трябва да използват медно фолио, което не е корозирало. Натриево-йонните батерии, от друга страна, имат висок отрицателен потенциал, така че не легират с натрий. Алуминиевото фолио е с по-ниско тегло и цена от медното фолио.
• В електролита разтворимостта на Na⁺ е с около 30% по-нисък от този на Li⁺. Скоростта на разтваряне е висока, а съпротивлението на пренос на заряда на границата електрод – електролит е малко, което осигурява по-добра динамика на електрода. Следователно скоростта на разреждане на натриево-йонния заряд е висока при висока температура и ниска температура, а производителността при ниска температура е отлична и може да се зарежда бързо.
• Натриево-йонните батерии имат по-голям избор от материали за положителни електроди. Почти всички елементи от преходни метали в първия ред на периодичната таблица могат да се използват в натриево-йонни батерии. Това се дължи на голямата разлика в размерите на Na⁺ (радиус 0,102 nm) и йони на преходен метал (радиус 0,05-0,07 nm), което благоприятства тяхното разделяне.
• Вътрешното съпротивление на натриево-йонната батерия е по-високо от това на литиево-йонната батерия. В случай на късо съединение, моментната топлина е по-малка, повишаването на температурата е по-бавно и температурата на топлинен изход е по-висока от тази на литиева батерия, следователно натриево-йонната батерия е по-безопасна.
• Големият радиус на натриевия йон може да доведе до разкъсване на материала, когато се отстрани от материала на електрода, като по този начин повлияе на цялостната кинетична производителност на батерията и целостта на електрода.
• Натрият има много по-висок стандартен електроден потенциал (0,33 V по-висок от лития), което води до по-ниска енергийна плътност и затруднява конкуренцията с литиево-йонните батерии в енергийния сектор.

Последен напредък в изследванията

През последните години изследванията върху натриево-йонни батерии включват усъвършенстван катоден материал без кобалт за натриево-йонни батерии, евтин полианионен сулфат за положителния електрод на натриево-йонни батерии, нано-pb съединения, използвани в положителния натриев електрод -йонни батерии, основни изследвания на органични анодни материали за натриево-йонни батерии за потенциални търговски приложения, метални оксиди и сулфиди на основата на калай, използвани като анодни материали за натриево-йонни батерии, наноинженерство на модерни въглеродни материали в натриево-йонни батерии и приложение на усъвършенствано характеризиране in situ при изследване на натриево-йонни батерии. Като цяло, това все още е изследователска гореща точка за получаване на високоефективни положителни и отрицателни електродни материали от аспектите на оптимизиране на средствата за модификация, подобряване на методите за подготовка и изследване на механизма за съхранение на натрий, за да се подобри цялостната конкурентоспособност на натриево-йонните батерии.