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鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢對比

來源:存能電氣  日期:2019-09-26 16:03  瀏覽量:

  鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢對比。我國的電池主要應(yīng)用在三大產(chǎn)業(yè),即電動汽車、儲能和消費(fèi)電子。圍繞這三個(gè)方向,尤其近幾年電動汽車和儲能領(lǐng)域發(fā)展迅速,主打是鋰離子電池。相較于鋰元素,鈉元素在自然界廣泛存在,獲取也相對簡單,但早期的鈉離子電池原型卻存在性能低下、壽命短暫的特點(diǎn)?,F(xiàn)在,鈉離子電池成為了一個(gè)新的有前景落地的方向。本篇文章就分析鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢對比。

鈉離子電池.jpg

  鈉離子電池工作原理及優(yōu)勢

  原理:在充放電過程中,Na+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫出:充電時(shí),Na+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極;放電時(shí)則相反。

  優(yōu)勢:

  (1)鈉鹽原材料儲量豐富,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過放電特性,允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg,可與磷酸鐵鋰電池相媲美,但是其成本優(yōu)勢明顯,有望在大規(guī)模儲能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。

  鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢對比

  1、電池內(nèi)部電荷載體的不同,鋰電池是通過鋰離子在正負(fù)極之間移動、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)充放電的,而鈉離子電池則是由鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入、脫出實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的,其實(shí)二者的工作原理是相同的。

  2、兩者離子半徑不同,這半徑差別導(dǎo)致鈉離子電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及鋰離子電池;鋰離子的負(fù)極可以使石墨,但是鈉離子幾乎不能再石墨中脫嵌/嵌入,容量很??;其他碳材料經(jīng)過處理最多可以達(dá)到差不多300多毫安時(shí);離子在正極中的容量很小,只有一百多毫安時(shí);鈉離子在正負(fù)極中嵌入/脫嵌阻力很大,源于半徑大;可逆性差,不可逆容量損失大。

  中國鈉離子電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

  鈉離子電池是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè),它可能還需要更多的研發(fā)才能綻放出時(shí)間的玫瑰。在目前的中國,鈉電池的產(chǎn)業(yè)化的步伐正在加速。2019年1月,位于鞍山的遼寧星空鈉電電池有限公司自主研發(fā)的鈉離子電池近日進(jìn)入量產(chǎn)階段,世界上首條鈉離子電池生產(chǎn)線投入運(yùn)行,預(yù)計(jì)規(guī)?;a(chǎn)后年產(chǎn)值超過100億元。

  從產(chǎn)業(yè)情況來看,目前鈉電池的產(chǎn)業(yè)化還停留在初級階段,很多研究成果只是在高校與研究所流傳,離真正落地還需要一定的時(shí)間——甚至有研究人員表示,在地球上的鋰儲量用完之前,鈉離子電池根本沒有機(jī)會。鈉電池也可能像人工智能技術(shù)一樣,一開始可能并不被人看好,只能在學(xué)院派里流傳,但也許有一天會發(fā)生突變,迅速落地在產(chǎn)業(yè)界。這是很有可能的,所以鈉電池實(shí)際上值得有前瞻思維的企業(yè)家與投資者高度關(guān)注。

  鈉離子電池是未來儲能電池的重要發(fā)展方向之一。隨著鈉離子研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步,鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程會不斷加快,也許提前布局這一領(lǐng)域有望在新能源電池領(lǐng)域搶得先機(jī)。當(dāng)然現(xiàn)在說鈉離子電池取代鋰電池似乎為時(shí)尚早。

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