Pozadie

Lítium-iónové batérie sa vo veľkej miere používajú ako nabíjateľné batérie od 90. rokov minulého storočia kvôli ich vysokej reverzibilnej kapacite a stabilite cyklu. S podstatným nárastom ceny lítia a rastúcim dopytom po lítiu a iných základných komponentoch lítium-iónových batérií nás núti rastúci nedostatok surovín pre lítiové batérie, aby sme preskúmali nové a lacnejšie elektrochemické systémy založené na existujúcich hojných prvkoch. . Najlepšou voľbou sú lacnejšie sodíkovo-iónové batérie. Sodíkovo-iónová batéria bola takmer objavená spolu s lítium-iónovou batériou, ale kvôli jej veľkému iónovému polomeru a nízkej kapacite ľudia viac inklinujú k štúdiu lítiovej elektriny a výskum sodíkovo-iónovej batérie sa takmer zastavil. S rýchlym rastom elektrických vozidiel a priemyslu skladovania energie v posledných rokoch, sodíkovo-iónová batéria, ktorá bola navrhnutá v rovnakom čase ako lítium-iónová batéria, opäť prilákala ľudí.'pozornosť.

Lítium, sodík a draslík sú všetky alkalické kovy v periodickej tabuľke prvkov. Majú podobné fyzikálne a chemické vlastnosti a teoreticky môžu byť použité ako sekundárne materiály batérií. Zásoby sodíka sú veľmi bohaté, široko rozmiestnené v zemskej kôre a ľahko sa získavajú. Ako náhrade lítia sa sodíku venuje čoraz väčšia pozornosť v oblasti batérií. Batériavýrobcusškriabať saspustiť technologickú cestu sodíkovo-iónovej batérie.Usmerňujúce stanoviská k urýchleniu rozvoja nového skladovania energie, Plán vedecko-technických inovácií v oblasti energetiky počas 14. päťročného plánuaImplementačný plán rozvoja nového zásobníka energie počas 14. päťročného plánuvydané Národnou komisiou pre rozvoj a reformu a Národnou energetickou správou sa zmienili o vývoji novej generácie vysokovýkonných technológií skladovania energie, ako sú sodíkovo-iónové batérie. Ministerstvo priemyslu a informačných technológií (MIIT) tiež propagovalo nové batérie, ako sú sodíkovo-iónové batérie, ako záťaž pre rozvoj nového energetického priemyslu. Priemyselné normy pre sodíkovo-iónové batérie sa tiež pripravujú. Očakáva sa, že keďže priemysel zvyšuje investície, technológia sa stáva vyspelou a priemyselný reťazec sa postupne zlepšuje, očakáva sa, že sodíkovo-iónová batéria s vysokým nákladovým výkonom bude zaberať časť trhu s lítium-iónovými batériami.

Sodíkovo-iónová batéria verzus lítium-iónová batéria

• Uhlíková záporná elektróda sodíkovo-iónovej batérie má nižšiu cenu a väčší modifikačný priestor ako grafitová.
• Hliníkovú fóliu možno použiť ako zberač prúdu pre kladnú a zápornú elektródu sodíkovo-iónových batérií. Lítium-iónové batérie majú nízky negatívny potenciál a musia používať medenú fóliu, ktorá nie je skorodovaná. Na druhej strane sodno-iónové batérie majú vysoký negatívny potenciál, takže sa nezlievajú so sodíkom. Hliníková fólia má nižšiu hmotnosť a náklady ako medená fólia.
• V elektrolyte je rozpustnosť Na⁺ je asi o 30 % nižšia ako u Li⁺. Rýchlosť rozpúšťania je vysoká a odpor prenosu náboja na rozhraní elektróda – elektrolyt je malý, čo poskytuje lepšiu dynamiku elektródy. Preto je rýchlosť vybíjania sodíkovo-iónového náboja vysoká pri vysokej teplote a nízkej teplote a výkon pri nízkej teplote je vynikajúci a možno ho rýchlo nabíjať.
• Sodno-iónové batérie majú širší výber materiálov kladných elektród. Takmer všetky prvky prechodného kovu v prvom rade periodickej tabuľky možno použiť v sodíkových batériách. Je to spôsobené veľkým rozdielom veľkosti medzi Na⁺ (polomer 0,102 nm) a ióny prechodných kovov (polomer 0,05-0,07 nm), čo vedie k ich separácii.
• Vnútorný odpor sodíkovo-iónovej batérie je vyšší ako lítium-iónovej batérie. V prípade skratu je okamžité teplo menšie, nárast teploty je pomalší a tepelná úniková teplota je vyššia ako u lítiovej batérie, preto je sodíkovo-iónová batéria bezpečnejšia.
• Veľký polomer sodíkových iónov môže viesť k prasknutiu materiálu, keď sa odstráni z materiálu elektródy, čím sa ovplyvní celkový kinetický výkon batérie a integrita elektródy.
• Sodík má oveľa vyšší štandardný elektródový potenciál (o 0,33 V vyšší ako lítium), čo má za následok nižšiu hustotu energie a sťažuje konkurenciu lítium-iónovým batériám v energetickom sektore.

Najnovší pokrok vo výskume

V posledných rokoch výskum sodíkovo-iónových batérií zahŕňa pokročilý bezkobaltový katódový materiál pre sodíkovo-iónové batérie, lacný polyaniónový sulfát pre kladnú elektródu sodíkových iónových batérií, zlúčeniny nano-pb používané v kladnej elektróde sodíka. -iónové batérie, základný výskum organických anódových materiálov pre sodíkovo-iónové batérie na potenciálne komerčné aplikácie, oxidy kovov a sulfidy na báze cínu používané ako anódové materiály pre sodíkovo-iónové batérie, Nanoinžinierstvo pokročilých uhlíkových materiálov v sodíkových iónoch batérie a aplikácia pokročilej in situ charakterizácie pri štúdiu sodíkovo-iónových batérií. Vo všeobecnosti je stále aktívnym bodom výskumu na získanie vysokovýkonných pozitívnych a negatívnych elektródových materiálov z hľadiska optimalizácie prostriedkov modifikácie, zlepšenia metód prípravy a skúmania mechanizmu skladovania sodíka na zlepšenie celkovej konkurencieschopnosti sodíkovo-iónových batérií.