Tausta

Litiumioniakkuja on käytetty laajalti ladattavina akkuina 1990-luvulta lähtien niiden suuren palautuvan kapasiteetin ja syklin vakauden vuoksi. Litiumin hinnan huomattavan nousun ja litiumin ja muiden litiumioniakkujen peruskomponenttien kysynnän kasvaessa litiumakkujen alkupään raaka-aineiden kasvava pula pakottaa meidät etsimään uusia ja halvempia sähkökemiallisia järjestelmiä, jotka perustuvat olemassa oleviin runsaisiin alkuaineisiin. . Halvemmat natrium-ioni-akut ovat paras vaihtoehto. Natrium-ioniakku melkein löydettiin yhdessä litiumioniakun kanssa, mutta sen suuren ionisäteen ja alhaisen kapasiteetin vuoksi ihmiset ovat taipuvaisempia tutkimaan litiumsähköä, ja natrium-ioniakun tutkimus melkein pysähtyi. Sähköajoneuvojen ja energian varastointiteollisuuden nopean kasvun myötä viime vuosina litiumioniakun kanssa samaan aikaan ehdotettu natrium-ioni-akku on jälleen houkutellut ihmisiä's huomio.

Litium, natrium ja kalium ovat kaikki alkalimetalleja alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Niillä on samanlaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, ja niitä voidaan käyttää teoriassa toissijaisina akkumateriaaleina. Natriumvarat ovat erittäin runsaita, laajalti maankuoressa ja helppo ottaa talteen. Litiumin korvikkeena natriumiin on kiinnitetty yhä enemmän huomiota akkujen alalla. Akkuvalmistajaskömpiäkäynnistää teknologian reitti natrium-ioni akku.Ohjaavia mielipiteitä uuden energiavaraston kehittämisen nopeuttamisesta, Tieteellinen ja teknologinen innovaatiosuunnitelma energia-alalla 14. viisivuotissuunnitelmakaudella, jaToteutussuunnitelma uuden energiavaraston kehittämiseksi 14. viisivuotissuunnitelmakaudellaNational Development and Reform Commission ja National Energy Administration ovat maininneet uuden sukupolven korkean suorituskyvyn energian varastointitekniikoiden, kuten natrium-ioni-akkujen, kehittämisen. Teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö (MIIT) on myös edistänyt uusia akkuja, kuten natrium-ioni-akkuja, uuden energiateollisuuden kehittämisen painolastina. Myös natrium-ioni-akkujen alan standardit ovat työn alla. On odotettavissa, että kun teollisuus lisää investointeja, teknologia kypsyy ja teollisuusketjua parannetaan vähitellen, korkean kustannustehokkaan natrium-ioni-akun odotetaan ottavan osan litiumioniakkumarkkinoista.

Natriumioniakku vs. litiumioniakku

• Natrium-ioni-akun hiilinegatiivinen elektrodi on halvempi ja suurempi muokkaustila kuin grafiitilla.
• Alumiinifoliota voidaan käyttää natrium-ioni-akkujen positiivisen ja negatiivisen elektrodin virrankerääjänä. Litiumioniakuilla on alhainen negatiivinen potentiaali, ja niissä on käytettävä kuparifoliota, joka ei ole syöpynyt. Natrium-ioni-akuilla taas on korkea negatiivinen potentiaali, joten ne eivät seostu natriumin kanssa. Alumiinifolio on painoltaan ja kustannuksiltaan pienempi kuin kuparifolio.
• Elektrolyytissä Na:n liukoisuus⁺ on noin 30 % pienempi kuin Li⁺. Liukenemisnopeus on korkea ja varauksen siirtovastus elektrodi-elektrolyyttirajapinnassa on pieni, mikä tarjoaa paremman elektrodin dynamiikan. Siksi natrium-ionilatauksen purkausnopeus on korkea korkeassa lämpötilassa ja alhaisessa lämpötilassa, ja alhaisen lämpötilan suorituskyky on erinomainen ja se voidaan ladata nopeasti.
• Natriumioniakuissa on laajempi valikoima positiivisia elektrodimateriaaleja. Lähes kaikkia jaksollisen järjestelmän ensimmäisen rivin siirtymämetallielementtejä voidaan käyttää natriumioni-akuissa. Tämä johtuu Na:n suuresta kokoerosta⁺ (säde 0,102 nm) ja siirtymämetalli-ionit (säde 0,05-0,07 nm), mikä edistää niiden erottamista.
• Natrium-ioniakun sisäinen vastus on suurempi kuin litiumioniakun. Oikosulkutapauksessa hetkellinen lämpö on pienempi, lämpötilan nousu on hitaampaa ja lämpöpoistolämpötila korkeampi kuin litiumakun, joten natrium-ioni-akku on turvallisempi.
• Natrium-ionin suuri säde voi johtaa materiaalin repeytymiseen, kun se poistetaan elektrodimateriaalista, mikä vaikuttaa akun yleiseen kineettiseen suorituskykyyn ja elektrodin eheyteen.
• Natriumilla on paljon korkeampi standardi elektrodipotentiaali (0,33 V korkeampi kuin litium), mikä johtaa pienempään energiatiheyteen ja vaikeuttaa kilpailua litiumioniakkujen kanssa energiasektorilla.

Viimeisin tutkimustulos

Viime vuosina natrium-ioni-akkujen tutkimus sisältää edistyksellistä kobolttitonta katodimateriaalia natrium-ioni-akkuihin, edullista polyanionista sulfaattia natrium-ioni-akkujen positiivisessa elektrodissa, nano-pb-yhdisteitä, joita käytetään natriumin positiivisessa elektrodissa. -ioni-akut, perustutkimus natrium-ioni-akkujen orgaanisista anodimateriaaleista mahdollisiin kaupallisiin sovelluksiin, tinapohjaiset metallioksidit ja sulfidit, joita käytetään natrium-ioni-akkujen anodimateriaaleina, edistyneiden hiilimateriaalien nanotekniikka natrium-ioni-akuissa ja sovellukset edistynyt in situ karakterisointi natrium-ioni-akkujen tutkimuksessa. Yleisesti ottaen se on edelleen tutkimuskohde korkean suorituskyvyn positiivisten ja negatiivisten elektrodien materiaalien saamiseksi optimoimalla modifiointikeinoja, parantamalla valmistusmenetelmiä ja tutkimalla natriumin varastointimekanismia natrium-ioni-akkujen yleisen kilpailukyvyn parantamiseksi.