鈉離子電池比鋰電池更便宜、充電更快嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-03 11:08
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據(jù)了解，這家科技初創(chuàng)公司名為Tiamat，是法國2017年“i-Lab”創(chuàng)新實驗室國家競賽獲獎?wù)撸溲邪l(fā)項目基于全球首個符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的18650鈉離子電池原型。18650電池呈圓筒形，高65毫米，橫截面直徑18毫米，該型號鋰離子電池目前普遍應(yīng)用于筆記本電腦、LED手電、電動汽車等。
目前，這家公司已擁有幾十個18650鈉離子電池原型，未來將繼續(xù)提升性能，更好地滿足電動汽車電池對充電速度和續(xù)航能力的要求。公司計劃從2020年起正式啟動生產(chǎn)。
鈉離子電池與鋰電池工作原理類似，其最大優(yōu)勢是原材料儲量豐富、價格低廉、安全性更佳，尤其適合儲存和航空運輸。鈉離子電池研究始于20世紀(jì)80年代前后。2015年11月，法國科研團(tuán)隊宣布率先實現(xiàn)了可充電鈉離子電池材料研發(fā)的重要突破。
法國國家科學(xué)研究中心提供的資料顯示，該團(tuán)隊設(shè)計的18650鈉離子電池能量密度可達(dá)每千克90瓦時，相當(dāng)于早期的鋰電池，而工作壽命遠(yuǎn)高于現(xiàn)有鋰電池，可實現(xiàn)2000次以上循環(huán)充放電。鈉資源豐富，開采費用僅為鋰的百分之一，因而鈉離子電池的研發(fā)成為科研人員爭相“開墾”的領(lǐng)域。而層狀結(jié)構(gòu)的錳酸鈉正極材料具有理論容量高、價格低廉及來源廣泛等優(yōu)點，使之成為鈉離子電池正極材料的熱門研究對象。
但由于錳酸鈉正極材料的層間距狹窄，充放電過程中，半徑較大的鈉離子在層間遷移時，會“擠壞”正極材料的結(jié)構(gòu)，成為制約鈉離子電池研發(fā)的關(guān)鍵難點。除層間距外，影響鈉離子電池性能的另一重要因素為層狀結(jié)構(gòu)中的鈉離子含量。不少科研人員嘗試通過各種方法制備出了不同層狀結(jié)構(gòu)的錳酸鈉，但性能指標(biāo)難以滿足實際應(yīng)用需求。
夏暉教授團(tuán)隊首創(chuàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)控方法，與中科院物理所谷林研究員及美國加州大學(xué)圣地亞哥分校孟穎教授合作，在水鈉錳礦層狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，成功制備出兼具大層間距與高鈉離子含量的層狀納米正極材料。
這種正極材料制成的電極比容量達(dá)到211.9毫安時每克，而目前市面上流通的鋰電池正極材料比容量約為140毫安時每克。充放電過程中，這種正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無相變，體積變化僅為2%，循環(huán)充放電1000次后，比容量保持率高達(dá)94.6%，而電池行業(yè)一般的比容量保持率標(biāo)準(zhǔn)約為80%
