為什么有可能用鈉離子電池代替鋰電池?
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-10 22:08
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為什么有可能用鈉離子電池代替鋰電池?
鈉是地球上第二輕的金屬元素，僅次于鋰。根據(jù)元素周期表，鈉和鋰屬于同一類元素，它們的化學(xué)性質(zhì)相似。因此，理論上鈉可以像鋰一樣用作電池。當(dāng)然，鈉的原子半徑比鋰大得多，因?yàn)殁c比鋰多8個(gè)電子，所以鈉是天然的脂肪。一旦你長(zhǎng)胖了，你就會(huì)遇到很多麻煩，比如它不能像鋰那樣嵌在石墨里，而且它比鋰重得多，所以它在電池里單位質(zhì)量?jī)?chǔ)存的能量比鋰少。
但是鈉有一個(gè)優(yōu)勢(shì)——它在地球上的含量是鋰的幾千倍。食鹽中有很多鈉，海水中也有很多鈉。由于鈉儲(chǔ)量豐富，它比鋰便宜得多。在市場(chǎng)上，作為原材料的碳酸鋰每噸的價(jià)格需要數(shù)萬元;氯化鈉作為原料的價(jià)格每噸只有幾千元。因此，作為一種電池，鈉電池和鋰電池相比，一個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)就是便宜，這是工業(yè)化的一個(gè)非常核心的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樾袠I(yè)最關(guān)心的是成本。
當(dāng)然，成本優(yōu)勢(shì)并不等同于技術(shù)優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵是看鈉是否真的能做電池。正極材料、負(fù)極材料和電解液是電池的三個(gè)基本組成部分。所以鈉電池是存在的。以鈉離子電池負(fù)極材料為例，可用作負(fù)極的材料有很多種，其中研究最多的是硬質(zhì)碳材料。雖然鈉在硬碳中的儲(chǔ)存機(jī)理還不確定，不同的人制造的電池有不同的負(fù)極性能，但這只是一個(gè)技術(shù)問題，總有一天會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化。
其實(shí)，鈉離子電池和鋰離子電池的工作原理并沒有太大的不同，利用鈉離子在正負(fù)電極間插入的過程來實(shí)現(xiàn)充放電。充電時(shí)，鈉離子從正極釋放出來，通過電解質(zhì)嵌入負(fù)極。同時(shí)，電子補(bǔ)償電荷通過外部電路供給負(fù)極，以保證正極和負(fù)極電荷的平衡。相反，當(dāng)放電時(shí)，鈉離子從負(fù)極移出，通過電解質(zhì)插入正極。在正常充電和放電條件下,插入和超然的鈉離子在正負(fù)電極之間不應(yīng)該破壞的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)電極材料(當(dāng)然,在實(shí)際情況下可能產(chǎn)生一定的記憶效應(yīng),也可能導(dǎo)致電極材料的老化)。
那么，鈉離子電池有技術(shù)優(yōu)勢(shì)嗎?有人聲稱，從原理上講，鈉電池的充電時(shí)間僅為鋰電池的五分之一，盡管目前的數(shù)據(jù)還不足以說明這是一種潛在的優(yōu)勢(shì)。也有人聲稱鈉離子電池的壽命超過10年，而鋰離子電池的壽命一般只有3-4年。然而，這是值得懷疑的。據(jù)硅谷電力公司稱，鈉離子電池的主要問題是其低循環(huán)壽命，因此這是一個(gè)有爭(zhēng)議的觀點(diǎn)。
