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電池專題

鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池有那些差別呢

來源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-06-15 11:09    點(diǎn)擊量:

鈉有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)——鈉元素在地球上的含量非常高,它在地球上的含量是鋰的幾千倍。我們吃的食鹽里就有大量的鈉,海水中也有非常多的鈉。正因?yàn)楹渴重S富,所以鈉比鋰要便宜很多。在市場上,作為鋰原料的碳酸鋰價(jià)格每噸需要幾萬元;而作為鈉原料的氯化鈉的價(jià)格每噸只要幾千元。所以,作為電池來說,鈉電池與鋰電池相比的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是便宜,這對于產(chǎn)業(yè)化來說是一個(gè)非常核心的優(yōu)勢。因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)界最關(guān)心的是成本。

 

當(dāng)然,成本優(yōu)勢不等于技術(shù)優(yōu)勢,關(guān)鍵還要看鈉是不是真的可以做電池。電池的正極材料、負(fù)極材料、電解液是三個(gè)基本的組成部分,這些對鈉電池來說都沒有原則性的困難。所以鈉電池是可以存在的。以鈉離子電池的負(fù)極材料為例,可以做負(fù)極的材料有很多種,研究的比較多的主要是硬碳材料。雖然硬碳的儲(chǔ)鈉機(jī)理目前還沒有定論,而且不同的人做出的電池負(fù)極性能差異比較大,但這只是工藝問題,總有一天能做到標(biāo)準(zhǔn)化的。

 

實(shí)際上,鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池沒有太大的差別,利用的是鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過程實(shí)現(xiàn)充放電。充電時(shí),鈉離子從正極脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,同時(shí)電子補(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(shí)則相反,鈉離子從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。在正常的充放電情況下,鈉離子在正負(fù)極間的嵌入脫出不應(yīng)該破壞電極材料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)(當(dāng)然在實(shí)際情況下可能會(huì)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)勢嗎?有的人宣稱在原理上,鈉離子電池的充電時(shí)間可以縮短到鋰離子電池的1/5——雖然目前這方面的公開數(shù)據(jù)并不是很充分,于是只能說這是潛在的優(yōu)點(diǎn)。也有相關(guān)資料宣稱,鈉離子電池壽命超過10年,而通常鋰離子電池使用壽命只有3-4年,不過對于這一點(diǎn)是存疑的,根據(jù)相關(guān)調(diào)研,鈉離子電池的主要問題正是循環(huán)壽命不高,所以這是一個(gè)爭議點(diǎn)。

 
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