Fundal

Bateriile cu litiu-ion au fost utilizate pe scară largă ca baterii reîncărcabile încă din anii 1990 datorită capacității lor reversibile ridicate și stabilității ciclului. Odată cu creșterea substanțială a prețului litiului și creșterea cererii pentru litiu și alte componente de bază ale bateriilor litiu-ion, deficitul tot mai mare de materii prime din amonte pentru bateriile cu litiu ne obligă să explorăm sisteme electrochimice noi și mai ieftine bazate pe elemente abundente existente. . Bateriile cu ioni de sodiu mai ieftine sunt cea mai bună opțiune. Bateria cu ioni de sodiu a fost aproape descoperită împreună cu bateria cu ioni de litiu, dar din cauza razei sale mari de ioni și a capacității sale reduse, oamenii sunt mai înclinați să studieze electricitatea cu litiu, iar cercetările asupra bateriei cu ioni de sodiu aproape au blocat. Odată cu creșterea rapidă a vehiculelor electrice și a industriei de stocare a energiei în ultimii ani, bateria cu ioni de sodiu, care a fost propusă în același timp cu bateria litiu-ion, a atras din nou oamenii.'atenția lui.

Litiul, sodiul și potasiul sunt toate metale alcaline din tabelul periodic al elementelor. Ele au proprietăți fizice și chimice similare și pot fi utilizate ca materiale secundare pentru baterii în teorie. Resursele de sodiu sunt foarte bogate, distribuite pe scară largă în scoarța terestră și ușor de extras. Ca înlocuitor al litiului, sodiului i sa acordat din ce în ce mai multă atenție în domeniul bateriilor. Bateriaproducătorsîncăierarepentru a lansa ruta tehnologică a bateriei sodiu-ion.Opinii directoare privind accelerarea dezvoltării noilor stocări de energie, Planul de inovare științifică și tehnologică în domeniul energetic în perioada a XIV-a a planului cincinal, șiPlanul de implementare pentru dezvoltarea noilor stocări de energie în perioada a XIV-a a planului cincinalemise de Comisia Națională de Dezvoltare și Reformă și Administrația Națională a Energiei au menționat să dezvolte o nouă generație de tehnologii de înaltă performanță de stocare a energiei precum bateriile sodiu-ion. Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației (MIIT) a promovat și baterii noi, precum bateriile cu ioni de sodiu, ca balast pentru dezvoltarea noii industriei energetice. Standardele din industrie pentru bateriile cu ioni de sodiu sunt, de asemenea, în lucru. Este de așteptat ca, pe măsură ce industria crește investițiile, tehnologia devine matură și lanțul industrial este îmbunătățit treptat, este de așteptat ca bateria cu ioni de sodiu cu performanță la costuri ridicate să ocupe o parte din piața bateriilor litiu-ion.

Baterie sodiu-ion versus baterie litiu-ion

• Electrodul carbon negativ al bateriei cu ioni de sodiu are un cost mai mic și un spațiu de modificare mai mare decât cel al grafitului.
• Folia de aluminiu poate fi folosită ca colector de curent pentru electrodul pozitiv și negativ al bateriilor cu ioni de sodiu. Bateriile litiu-ion au un potențial negativ scăzut și trebuie să utilizeze folie de cupru care nu este corodata. Bateriile cu ioni de sodiu, pe de altă parte, au un potențial negativ ridicat, deci nu se aliază cu sodiul. Folia de aluminiu este mai mică ca greutate și cost decât folia de cupru.
• În electrolit, solubilitatea Na⁺ este cu aproximativ 30% mai mică decât cea a Li⁺. Rata de dizolvare este mare, iar rezistența de transfer de sarcină la interfața electrod – electrolit este mică, ceea ce oferă o dinamică mai bună a electrodului. Prin urmare, rata de descărcare a încărcăturii cu ioni de sodiu este ridicată la temperatură ridicată și la temperatură scăzută, iar performanța la temperatură scăzută este excelentă și poate fi încărcată rapid.
• Bateriile cu ioni de sodiu au o gamă mai largă de materiale pentru electrozi pozitivi. Aproape toate elementele de metal tranzițional din primul rând al tabelului periodic pot fi utilizate în bateriile cu ioni de sodiu. Acest lucru se datorează diferenței mari de dimensiune dintre Na⁺ (raza 0,102 nm) și ioni de metal tranzițional (raza 0,05-0,07 nm), ceea ce favorizează separarea lor.
• Rezistența internă a unei baterii cu ioni de sodiu este mai mare decât cea a unei baterii cu ioni de litiu. În cazul scurtcircuitului, căldura instantanee este mai mică, creșterea temperaturii este mai lentă și temperatura de evaporare termică este mai mare decât cea a unei baterii cu litiu, prin urmare o baterie cu ioni de sodiu este mai sigură.
• Raza mare a ionului de sodiu poate duce la ruperea materialului atunci când acesta este îndepărtat din materialul electrodului, afectând astfel performanța cinetică generală a bateriei și integritatea electrodului.
• Sodiul are un potențial de electrod standard mult mai mare (0,33 V mai mare decât litiul), rezultând o densitate de energie mai mică și făcând dificilă concurența cu bateriile litiu-ion în sectorul energetic.

Ultimele progrese ale cercetării

În ultimii ani, cercetările asupra bateriilor cu ioni de sodiu includ material catodic avansat fără cobalt pentru bateriile cu ioni de sodiu, sulfat polianionic ieftin pentru electrodul pozitiv al bateriilor cu ioni de sodiu, compuși nano-pb utilizați în electrodul pozitiv de sodiu. -baterii cu ioni, cercetare de bază asupra materialelor anodici organice pentru bateriile cu ioni de sodiu la potențiale aplicații comerciale, oxizi și sulfuri metalice pe bază de staniu utilizate ca materiale anodice pentru bateriile cu ioni de sodiu, Nanoingineria materialelor avansate de carbon în bateriile cu ioni de sodiu și aplicații de caracterizare in situ avansată în studiul bateriilor sodiu-ion. În general, este încă un punct fierbinte de cercetare pentru a obține materiale cu electrozi pozitivi și negativi de înaltă performanță din aspectele de optimizare a mijloacelor de modificare, îmbunătățirea metodelor de preparare și explorarea mecanismului de stocare a sodiului pentru a îmbunătăți competitivitatea generală a bateriilor cu ioni de sodiu.