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鈉電池工作原理

信息來(lái)源于:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-06-06

鈉離子電池的概念起步于上個(gè)世紀(jì)80年代與鋰離子電池幾乎同時(shí)起步。鈉離子電池的工作原理與鋰離子相似,充電時(shí),Na+從正極材料中脫出,經(jīng)過(guò)電解液嵌入負(fù)極材料,同時(shí)電子通過(guò)外電路轉(zhuǎn)移到負(fù)極,保持電荷平衡;放電時(shí)則相反。
   
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。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+,為了適應(yīng)鈉離子電池,正極材料、負(fù)極材料和電解液等都要做相應(yīng)的改變。相比于鋰元素,鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)在于資源豐富,鈉資源約占地殼元素儲(chǔ)量的2.64%獲得鈉元素的方法也十分簡(jiǎn)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(shì)。
   
雖鈉離子電池能量密度不及鋰離子電池,但就目前碳酸鋰價(jià)格高漲的形勢(shì)來(lái)看,鈉離子電池仍然具有十分廣泛的應(yīng)用前景:對(duì)于能量密度要求不高的領(lǐng)域,在電網(wǎng)儲(chǔ)能、調(diào)峰,風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能等方面應(yīng)用前景廣闊。未來(lái)鈉離子電池將逐步取代鉛酸電池,在各類(lèi)低速電動(dòng)車(chē)中獲得廣泛應(yīng)用,與鋰離子電池形成互補(bǔ)。
鈉離子電池工作原理
  
鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類(lèi)似,是利用鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過(guò)程實(shí)現(xiàn)充放電。充電時(shí),Na+從正極脫出經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,同時(shí)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(shí)則相反,Na+從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過(guò)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)極間的嵌入脫出不破壞電極材料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)。
鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)
(1)鈉鹽原材料儲(chǔ)量豐富,價(jià)格低廉,采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料,原料成本降低一半;
(2)由于鈉鹽特性,允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液,鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20%左右)降低成本;
(3)鈉離子不與鋁形成合金,負(fù)極可采用鋁箔作為集流體,可以進(jìn)一步降低成本8%左右,降低重量10%左右;
(4)由于鈉離子電池?zé)o過(guò)放電特性,允許鈉離子電池放電到零伏。

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