Fons

Les bateries d'ió de liti s'han utilitzat àmpliament com a bateries recarregables des de la dècada de 1990 a causa de la seva gran capacitat reversible i estabilitat del cicle. Amb l'augment substancial del preu del liti i la creixent demanda de liti i altres components bàsics de les bateries d'ions de liti, la creixent escassetat de matèries primeres amunt per a bateries de liti ens obliga a explorar sistemes electroquímics nous i més barats basats en elements abundants existents. . Les bateries d'ions de sodi de baix cost són la millor opció. La bateria d'ions de sodi gairebé es va descobrir juntament amb la bateria d'ions de liti, però a causa del seu gran radi d'ions i la seva baixa capacitat, la gent està més inclinada a estudiar l'electricitat de liti i la investigació sobre la bateria d'ions de sodi gairebé es va aturar. Amb el ràpid creixement dels vehicles elèctrics i la indústria d'emmagatzematge d'energia en els darrers anys, la bateria d'ions de sodi, que s'ha proposat alhora que la bateria de ions de liti, ha tornat a atraure gent.'s atenció.

El liti, el sodi i el potassi són metalls alcalins de la taula periòdica dels elements. Tenen propietats físiques i químiques similars i es poden utilitzar com a materials de bateries secundàries en teoria. Els recursos de sodi són molt rics, estan àmpliament distribuïts a l'escorça terrestre i són fàcils d'extreure. Com a substitut del liti, el sodi s'ha prestat cada cop més atenció al camp de la bateria. La bateriafabricantsremenarper llançar la ruta tecnològica de la bateria d'ions de sodi.Opinions orientadores sobre l'acceleració del desenvolupament del nou emmagatzematge d'energia, Pla d'innovació científica i tecnològica en l'àmbit energètic durant el 14è quinquennal, iPla d'execució per al desenvolupament del nou emmagatzematge d'energia durant el 14è quinquennalemesos per la Comissió Nacional de Desenvolupament i Reforma i l'Administració Nacional d'Energia han esmentat per desenvolupar una nova generació de tecnologies d'emmagatzematge d'energia d'alt rendiment com les bateries d'ions de sodi. El Ministeri d'Indústria i Tecnologia de la Informació (MIIT) també ha impulsat noves bateries, com les bateries d'ions de sodi, com a llast per al desenvolupament de la nova indústria energètica. Els estàndards de la indústria per a bateries d'ions de sodi també estan en procés. S'espera que, a mesura que la indústria augmenta la inversió, la tecnologia madura i la cadena industrial es millora gradualment, s'espera que la bateria d'ions de sodi amb un rendiment elevat de costos ocupi part del mercat de les bateries de ions de liti.

Bateria d'ions de sodi versus bateria d'ions de liti

• L'elèctrode negatiu de carboni de la bateria d'ions de sodi té un cost més baix i un espai de modificació més gran que el del grafit.
• El paper d'alumini es pot utilitzar com a col·lector de corrent per a l'elèctrode positiu i negatiu de les bateries d'ions de sodi. Les bateries d'ió de liti tenen un potencial negatiu baix i han d'utilitzar làmines de coure que no estiguin corroïdes. Les bateries d'ions de sodi, en canvi, tenen un alt potencial negatiu, de manera que no s'alien amb el sodi. El paper d'alumini és més baix en pes i cost que el paper de coure.
• En l'electròlit, la solubilitat del Na⁺ és aproximadament un 30% inferior a la de Li⁺. La velocitat de dissolució és alta i la resistència a la transferència de càrrega a la interfície elèctrode-electròlit és petita, cosa que proporciona una millor dinàmica de l'elèctrode. Per tant, la taxa de descàrrega de la càrrega d'ions de sodi és alta a alta temperatura i baixa temperatura, i el rendiment a baixa temperatura és excel·lent i es pot carregar ràpidament.
• Les bateries d'ions de sodi tenen una selecció més àmplia de materials d'elèctrodes positius. Gairebé tots els elements de metalls de transició de la primera fila de la taula periòdica es poden utilitzar en bateries d'ions de sodi. Això es deu a la gran diferència de mida entre Na⁺ (radi 0,102 nm) i ions de metalls de transició (radi 0,05-0,07 nm), que afavoreix la seva separació.
• La resistència interna d'una bateria d'ions de sodi és superior a la d'una bateria d'ions de liti. En el cas de curtcircuit, la calor instantània és menor, l'augment de la temperatura és més lent i la temperatura de fuga tèrmica és més alta que la d'una bateria de liti, per tant, una bateria d'ions de sodi és més segura.
• El gran radi d'ió sodi pot provocar la ruptura del material quan s'elimina del material de l'elèctrode, afectant així el rendiment cinètic general de la bateria i la integritat de l'elèctrode.
• El sodi té un potencial d'elèctrode estàndard molt més alt (0,33 V més que el liti), el que resulta en una menor densitat d'energia i dificulta la competència amb les bateries d'ió de liti en el sector elèctric.

Últims avenços de recerca

En els últims anys, la investigació sobre bateries d'ions de sodi inclou material de càtode avançat sense cobalt per a bateries d'ions de sodi, sulfat polianiònic de baix cost per a l'elèctrode positiu de bateries d'ions de sodi, compostos nano-pb utilitzats en l'elèctrode positiu de sodi. -bateries d'ions, investigació bàsica sobre materials d'ànode orgànic per a bateries d'ions de sodi per a aplicacions comercials potencials, òxids i sulfurs metàl·lics a base d'estany utilitzats com a materials d'ànode per a bateries d'ions de sodi, nanoenginyeria de materials de carboni avançats en bateries d'ions de sodi i aplicació de caracterització in situ avançada en l'estudi de bateries d'ions de sodi. En general, encara és un punt d'investigació per obtenir materials d'elèctrodes positius i negatius d'alt rendiment a partir dels aspectes d'optimitzar els mitjans de modificació, millorar els mètodes de preparació i explorar el mecanisme d'emmagatzematge de sodi per millorar la competitivitat global de les bateries d'ions de sodi.