Latar belakang

Bateri litium-ion telah digunakan secara meluas sebagai bateri boleh dicas semula sejak tahun 1990-an kerana kapasiti boleh balik yang tinggi dan kestabilan kitaran. Dengan peningkatan ketara dalam harga litium dan peningkatan permintaan untuk litium dan komponen asas lain bateri litium-ion, kekurangan bahan mentah huluan yang semakin meningkat untuk bateri litium memaksa kami untuk meneroka sistem elektrokimia baharu dan lebih murah berdasarkan unsur-unsur yang sedia ada. . Bateri natrium-ion kos rendah adalah pilihan terbaik. Bateri natrium-ion hampir ditemui bersama-sama dengan bateri litium-ion, tetapi kerana jejari ionnya yang besar dan kapasiti yang rendah, orang ramai lebih cenderung untuk mengkaji elektrik litium, dan penyelidikan mengenai bateri natrium-ion hampir terhenti. Dengan pertumbuhan pesat kenderaan elektrik dan industri storan tenaga dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bateri natrium-ion, yang telah dicadangkan pada masa yang sama dengan bateri litium-ion, sekali lagi telah menarik minat orang ramai.'perhatian.

Litium, natrium dan kalium adalah semua logam alkali dalam jadual berkala unsur. Mereka mempunyai sifat fizikal dan kimia yang sama dan boleh digunakan sebagai bahan bateri sekunder secara teori. Sumber natrium sangat kaya, diedarkan secara meluas dalam kerak bumi dan mudah untuk diekstrak. Sebagai pengganti litium, natrium telah diberi perhatian yang lebih dalam bidang bateri. Bateripengilangsberebut-rebutuntuk melancarkan laluan teknologi bateri natrium-ion.Panduan Pendapat tentang Mempercepatkan Pembangunan Penyimpanan Tenaga Baharu, Rancangan Inovasi Saintifik dan Teknologi dalam Bidang Tenaga dalam Tempoh Rancangan Lima Tahun Ke-14, danPelan Pelaksanaan Pembangunan Penyimpanan Tenaga Baharu dalam Tempoh Rancangan Lima Tahun Ke-14yang dikeluarkan oleh Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara dan Pentadbiran Tenaga Negara telah menyebut untuk membangunkan generasi baharu teknologi penyimpanan tenaga berprestasi tinggi seperti bateri natrium-ion. Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat (MIIT) juga telah mempromosikan bateri baharu, seperti bateri natrium-ion, sebagai pemberat bagi pembangunan industri tenaga baharu. Piawaian industri untuk bateri natrium-ion juga dalam kerja-kerja. Dijangkakan bahawa apabila industri meningkatkan pelaburan, teknologi menjadi matang dan rantaian industri dipertingkatkan secara beransur-ansur, bateri natrium-ion dengan prestasi kos tinggi dijangka menduduki sebahagian daripada pasaran bateri lithium-ion.

Bateri natrium-ion berbanding bateri litium-ion

• Elektrod karbon negatif bateri natrium-ion mempunyai kos yang lebih rendah dan ruang pengubahsuaian yang lebih besar daripada grafit.
• Kerajang aluminium boleh digunakan sebagai pengumpul arus untuk elektrod positif dan negatif bateri natrium-ion. Bateri litium-ion mempunyai potensi negatif yang rendah dan mesti menggunakan kerajang kuprum yang tidak berkarat. Bateri natrium-ion, sebaliknya, mempunyai potensi negatif yang tinggi, jadi ia tidak bercampur dengan natrium. Kerajang aluminium lebih rendah berat dan kosnya daripada kerajang kuprum.
• Dalam elektrolit, keterlarutan Na⁺ adalah kira-kira 30% lebih rendah daripada Li⁺. Kadar pembubaran adalah tinggi, dan rintangan pemindahan cas pada antara muka elektrod - elektrolit adalah kecil, yang memberikan dinamik elektrod yang lebih baik. Oleh itu, kadar pelepasan caj natrium-ion adalah tinggi pada suhu tinggi dan suhu rendah, dan prestasi suhu rendah adalah sangat baik, dan ia boleh dicas dengan cepat.
• Bateri natrium-ion mempunyai pilihan bahan elektrod positif yang lebih luas. Hampir semua unsur logam peralihan dalam baris pertama jadual berkala boleh digunakan dalam bateri natrium-ion. Ini disebabkan oleh perbezaan saiz yang besar antara Na⁺ (jejari 0.102nm) dan ion logam peralihan (jejari 0.05-0.07nm), yang sesuai untuk pemisahan mereka.
• Rintangan dalaman bateri natrium-ion adalah lebih tinggi daripada bateri litium-ion. Dalam kes litar pintas, haba serta-merta adalah kurang, kenaikan suhu lebih perlahan dan suhu lari haba lebih tinggi daripada bateri litium, oleh itu bateri natrium-ion adalah lebih selamat.
• Jejari natrium-ion yang besar boleh menyebabkan bahan pecah apabila ia dikeluarkan daripada bahan elektrod, sekali gus menjejaskan prestasi kinetik keseluruhan bateri dan integriti elektrod.
• Natrium mempunyai potensi elektrod standard yang jauh lebih tinggi (0.33V lebih tinggi daripada litium), menghasilkan ketumpatan tenaga yang lebih rendah dan menjadikannya sukar untuk bersaing dengan bateri litium-ion dalam sektor kuasa.

Kemajuan penyelidikan terkini

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan mengenai bateri natrium-ion termasuk bahan katod bebas kobalt termaju untuk bateri natrium-ion, polianionik sulfat kos rendah untuk elektrod positif bateri natrium-ion, sebatian nano-pb yang digunakan dalam elektrod positif natrium. -bateri ion, penyelidikan asas tentang bahan anod organik untuk bateri natrium-ion kepada aplikasi komersial yang berpotensi, oksida logam dan sulfida berasaskan timah yang digunakan sebagai bahan anod untuk bateri natrium-ion, Kejuruteraan Nano bahan karbon termaju dalam bateri natrium-ion, dan aplikasi pencirian in situ termaju dalam kajian bateri natrium-ion. Secara amnya, ia masih menjadi hotspot penyelidikan untuk mendapatkan bahan elektrod positif dan negatif berprestasi tinggi dari aspek pengoptimuman cara pengubahsuaian, menambah baik kaedah penyediaan dan meneroka mekanisme penyimpanan natrium untuk meningkatkan daya saing keseluruhan bateri natrium-ion.