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科普 | 什么是鈉離子電池?

發(fā)布日期:2022-09-11??來源:科普中國??瀏覽次數(shù):6334
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核心提示:新型儲能技術(shù)可有效克服可再生能源發(fā)電的間歇性,有助于提高能量利用效率,有助于“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。鋰離子電池作為新能源汽車的關(guān)鍵部件,價格大幅上漲。鋰電池上游原材料價格上漲,鈉離子電池替代需求擴(kuò)大。鈉離子電池既不含鋰也不含鈷,也不需要銅。業(yè)內(nèi)人士介紹,鈉離子電池價格相對較低,且鈉資源儲量豐富,有望在小微型電動汽車領(lǐng)域部分替代磷酸鐵鋰電池。

新型儲能技術(shù)可有效克服可再生能源發(fā)電的間歇性,有助于提高能量利用效率,有助于“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。鋰離子電池作為新能源汽車的關(guān)鍵部件,價格大幅上漲。

鋰電池上游原材料價格上漲,鈉離子電池替代需求擴(kuò)大。鈉離子電池既不含鋰也不含鈷,也不需要銅。業(yè)內(nèi)人士介紹,鈉離子電池價格相對較低,且鈉資源儲量豐富,有望在小微型電動汽車領(lǐng)域部分替代磷酸鐵鋰電池。

2021年,國家發(fā)改委、國家能源局《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》(以下簡稱“意見”)指出,新型儲能是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備。意見提出,堅持儲能技術(shù)多元化,加快鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?;囼炇痉丁?/p>

來源:視覺中國

何為鈉離子電池?

鈉離子電池,即依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動來進(jìn)行充電和放電,主要由正負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜和正負(fù)極外殼構(gòu)成。

鈉離子電池與鋰離子電池工作原理類似,充電時,鈉離子從正極脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,同時電子的補(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。放電時則相反,鈉離子從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。利用鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過程實現(xiàn)充放電。

鈉離子電池的分類主要包括鈉硫電池、鈉鹽電池、鈉空氣電池、有機(jī)系鈉離子電池、水系鈉離子電池。

鈉硫電池:負(fù)極為熔融液態(tài)金屬鈉,正極為單質(zhì)硫,鈉硫電池的比能量較高。

鈉鹽電池:負(fù)極為液態(tài)鈉,正極為金屬氯化材料。

鈉空氣電池:正極通常采用多孔材料,由于材料中孔洞的存在不僅為氣體的擴(kuò)散提供通路,同時也為電極反應(yīng)提供場所。

有機(jī)系鈉離子電池:負(fù)極由硬碳或者可嵌鈉材料組成,正極材料過渡金屬氧化物、聚陰離子類材料等。

水系鈉離子電池:與有機(jī)系電解質(zhì)電池相比,電解質(zhì)不同,因而水系比有機(jī)系電解質(zhì)安全性能高。

鈉離子電池的優(yōu)勢是什么?

鈉的儲量豐富,成本低。

集流體均為成本較低的鋁箔。

安全性高:過充、過放、短路,不起火不爆炸。

高低溫性能優(yōu)異。

雙極性電池:能量密度更高,單體電芯電壓高。

低鹽濃度電解液,可選擇范圍廣。

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何?

鈉離子電池是一個新興的產(chǎn)業(yè),它還需要更多的研發(fā)才能商業(yè)化。國內(nèi)有多家企業(yè)在鈉離子電池領(lǐng)域早有布局,并且在政策支持和高校、研究機(jī)構(gòu)的探索下,鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化的步伐正在加速。相關(guān)研究人員認(rèn)為,鈉離子電池處于產(chǎn)業(yè)化初期,中短期內(nèi)承擔(dān)補(bǔ)充鋰電池的角色。長期看,隨著能量密度的提升,有望在鋰電池主流應(yīng)用領(lǐng)域?qū)α姿徼F鋰電池形成部分替代。

責(zé)任編輯:胡惠雯

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