什么是鈉離子電池？與鋰離子電池有什么不同
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-08-03 15:45
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在尋找鋰電池替代品方面，科學(xué)家們一直在努力，現(xiàn)在，鈉離子電池成為一個(gè)新的有前景落地的方向。鋰離子電池現(xiàn)在可謂是風(fēng)頭正勁，集萬千寵愛于一身，但是在這熱鬧之下，一場危機(jī)正在醞釀，鋰離子電池的近親——鈉離子電池正在醞釀奪權(quán)。
鈉離子電池：鈉離子電池是一種二次電池（充電電池），主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。在充放電過程中，Na+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫出：充電時(shí)，Na+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極；放電時(shí)則相反。
鈉離子電池最主要的特征就是利用Na+代替了價(jià)格昂貴的Li+，因此正極材料、負(fù)極材料和電解液等都要做相應(yīng)的改變，適應(yīng)Na離子電池。相比于鋰元素，鈉元素在地殼中的儲藏量十分豐富，獲得Na元素的方法也十分簡單，因此相比于鋰離子電池，鈉離子電池在成本上將更加具有優(yōu)勢。
目前鈉離子電池最大的難點(diǎn)是尋找一款穩(wěn)定的鈉離子電池負(fù)極材料，傳統(tǒng)的鋰離子電池負(fù)極材料——石墨，能夠與Li結(jié)合，形成LiC6結(jié)構(gòu)的化合物，理論比容量為372mAh/g，但是石墨僅能儲存十分有限的Na離子，這可能是由于Na會首先在石墨表面形成鍍層，而不是與石墨形成化合物。
鈉離子電池雖然能量密度不及鋰離子電池，但是由于Na資源豐富，且十分容易獲得，加之目前碳酸鋰價(jià)格高漲，因此從長遠(yuǎn)來看，Na離子電池仍然具有十分廣泛的應(yīng)用前景，在一些對能量密度要求不高的領(lǐng)域，例如電網(wǎng)儲能、調(diào)峰，風(fēng)力發(fā)電儲能等方面還是具有應(yīng)用前景的。
鋰電池和鈉電池的區(qū)別主要有：
1、電池內(nèi)部電荷載體的不同，鋰離子電池是通過鋰離子在正負(fù)極之間移動、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??；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。
鈉離子電池是未來儲能電池的重要發(fā)展方向之一。隨著鈉離子研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程會不斷加快，也許提前布局這一領(lǐng)域有望在新能源電池領(lǐng)域搶得先機(jī)。當(dāng)然現(xiàn)在說鈉離子電池取代鋰電池似乎為時(shí)尚早。
因此，仍有諸多問題亟待解決，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高安全性、低成本、高能量、高功率密度和長壽命的目標(biāo)，方能實(shí)現(xiàn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化。
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