鈉基電池和鋰電池對(duì)比哪個(gè)好？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-19 11:04
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新能源汽車的技術(shù)核心在鋰電池，不過現(xiàn)在有一種鈉基電池，可以用更低的價(jià)格存儲(chǔ)和最新鋰電池一樣的能量。材料價(jià)格占據(jù)電池價(jià)格的四分之一，鋰的成本高達(dá)15000美元/噸，而鈉只要150美元/噸。鋰電池發(fā)明至今已有25年，且一直占據(jù)著主要市場(chǎng)，但鋰已變得越來(lái)越稀缺，且開采成本也越來(lái)越高。為此，科學(xué)家研究后發(fā)現(xiàn)，鈉也能儲(chǔ)存離子，且制造電池的成本更低，電量也更多。
鈉基和鉀基電池面臨的最大障礙之一是它們會(huì)更快地衰變和退化，且能量密度比鋰電池更低。但情況并非總是如此。研究人員在研究了鋰離子、鈉離子和鉀離子與硫化鐵粒子的反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)：鈉和鉀與硫化鐵在反應(yīng)過程中更加穩(wěn)定，這表明基于鈉或鉀的電池壽命可能比預(yù)期長(zhǎng)得多。
鈉基電池可能是鋰電池的很好替代品。雖然新型鈉基電池可能永遠(yuǎn)無(wú)法滿足電動(dòng)車制造商的需要，但研究人員認(rèn)為，它將有助于儲(chǔ)存太陽(yáng)能板和風(fēng)力渦輪機(jī)等可持續(xù)能源所獲得的能源。在新設(shè)計(jì)的鈉離子電池中，鈉離子可附著在肌醇上，而肌醇是一種常見的化合物，可從米糠或玉米加工過程中的液體副產(chǎn)物中提取。鈉離子和肌醇的新結(jié)合顯著改善鈉基電池的離子循環(huán)，使離子能更有效地從陰極移動(dòng)穿過電解質(zhì)到磷陽(yáng)極，繼而產(chǎn)生更強(qiáng)的電流。
除了比較鋰電池和鈉的成本及性能外，研究人員也分析了鈉離子在充電和放電過程中是如何附著在陰極上的，而這一見解將有助于提高電池的設(shè)計(jì)。不過，鈉基電池能否取代鋰電池很難說(shuō)，畢竟鈉離子電池的表現(xiàn)很難被超越、成本在逐年下降，更重要的是有大量資金涌入鋰礦開采和鋰電池制造廠商。
鈉離子電池的應(yīng)用價(jià)值受到越來(lái)越多的重視，近年來(lái)鈉離子電池受到科研界廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)不斷研發(fā)取得重大突破
1、電池內(nèi)部電荷載體的不同，鋰電池是通過鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)充放電的，而鈉離子電池則是由鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入、脫出實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的，其實(shí)二者的工作原理是相同的。
2、兩者離子半徑不同，這半徑差別導(dǎo)致鈉離子電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及鋰離子電池；鋰離子的負(fù)極可以使石墨，但是鈉離子幾乎不能再石墨中脫嵌/嵌入，容量很小；其他碳材料經(jīng)過處理最多可以達(dá)到差不多300多毫安時(shí)；離子在正極中的容量很小，只有一百多毫安時(shí)；鈉離子在正負(fù)極中嵌入/脫嵌阻力很大，源于半徑大；可逆性差，不可逆容量損失大。
實(shí)際上，鈉離子電池的工作原理與鋰電池沒有太大的差別，利用的是鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過程實(shí)現(xiàn)充放電。充電時(shí)，鈉離子從正極脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，同時(shí)電子補(bǔ)償電荷經(jīng)外電路供給到負(fù)極，保證正負(fù)極電荷平衡。放電時(shí)則相反，鈉離子從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。在正常的充放電情況下，鈉離子在正負(fù)極間的嵌入脫出不應(yīng)該破壞電極材料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)
