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鈉離子電池新型正極材料的發展或取代鋰離子電池

來源:存能電氣  日期:2020-07-07 16:42  瀏覽量:

鈉離子電池新型正極材料的發展或取代鋰離子電池。隨著便攜式電子設備,電動汽車和混合動力汽車的迅猛發展,研究資源豐富、高能效及環境友好的儲能材料已成為國際上的研究熱點。為滿足規模龐大的市場需求,電池的安全性、制造成本、能耗以及是否對環境造成污染也已成為評價電池材料的重要指標。目前鋰離子電池的發展前景比較明朗,但隨著對鋰資源的過度需求勢必會使其面臨短缺的問題。

鈉離子電池新型正極材料的發展或取代鋰離子電池

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對于鈉離子電池而言,正極材料不僅是提高鈉離子電池性能的戰場,也是限制鈉離子電池成本的一大瓶頸。目前鈉離子電池層狀正極材料大都含過渡金屬鎳(Ni)或Co元素,而Ni和Co是鋰離子電池正極材料中廣泛使用的元素,用到鈉離子電池中其成本下降空間有限,所以Ni和Co不是鈉離子電池正極材料的首選元素;

而且這些材料在空氣中不穩定,易吸水或與水-氧氣(二氧化碳)發生化學反應,這無疑會增加材料的生產、運輸及儲存成本,而且會對電池性能帶來影響。因此,要實現鈉離子電池的實際應用,就必須發展能夠替代Ni或Co的活性元素及其穩定的新型電極材料。

鈉離子電池具有的優勢

1、原料成本低,不使用鋰、鈷等高價稀有金屬,鈉最大的優點是在海水等資源中含量豐富,是“取之不盡”的元素。

2、可以沿用現有的生產工序,鈉離子電池的工作機制與鋰電池相同,電池企業的現有生產設備可以直接用來生產鈉離子電池,因為基本不需要設備投資,所以各家企業很容易將其作為替代電池開展生產。

3、鈉資源豐富,開采費用僅為鋰的百分之一,因而鈉離子電池的研發成為科研人員爭相“開墾”的領域。而層狀結構的錳酸鈉正極材料具有理論容量高、價格低廉及來源廣泛等優點,使之成為鈉離子電池正極材料的熱門研究對象。

鈉離子電池正極材料的選取原則

①具有較高的比容量;

②較高的氧化還原電位,且電位受材料嵌鈉量的影響較小;

③良好的結構穩定性和電化學穩定性;

④具有制備工藝簡單、資源豐富以及環境友好等特點。

鈉離子電池正極材料相比較目前廣泛應用的鋰離子電池而言,優勢更加突出和明顯,應用范圍也更加廣泛,而隨著時代的發展,諸如電動汽車一類的設備將離人們的生活越來越近。如何借助對于鈉離子電池的研究,在動力電源方面實現高質量的研究跨越成為當下鈉離子電池正極材料做了綜合性的研究。

鈉離子電池的正極和負極可使用的材料種類繁多,未雨綢繆的進行鈉離子電池的開發勢在必行。想必在不遠的將來,高能量密度、高功率密度、高導電性和循環性的電極材料會不斷的涌現。屆時,會真正有可能將鈉離子電池應用到大規模的儲能,為整個人類世界“能源”這一經久不衰的話題添上濃墨重彩的一筆!

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