Fondo

As baterías de ión-litio utilízanse amplamente como baterías recargables desde a década de 1990 debido á súa alta capacidade reversible e estabilidade do ciclo. Co aumento substancial do prezo do litio e a crecente demanda de litio e outros compoñentes básicos das baterías de ión-litio, a crecente escaseza de materias primas para as baterías de litio está obrigando a explorar sistemas electroquímicos novos e máis baratos baseados en abundantes elementos existentes. . As baterías de iones de sodio de menor custo son a mellor opción. A batería de iones de sodio case foi descuberta xunto coa batería de iones de litio, pero debido ao seu gran radio de iones e a súa baixa capacidade, a xente está máis inclinada a estudar a electricidade de litio e a investigación sobre a batería de iones de sodio case se paralizou. Co rápido crecemento dos vehículos eléctricos e da industria de almacenamento de enerxía nos últimos anos, a batería de iones de sodio, que foi proposta ao mesmo tempo que a batería de iones de litio, volveu atraer á xente.'s atención.

O litio, o sodio e o potasio son metais alcalinos na táboa periódica dos elementos. Teñen propiedades físicas e químicas similares e en teoría pódense usar como materiais de baterías secundarias. Os recursos de sodio son moi ricos, están amplamente distribuídos na codia terrestre e son sinxelos de extraer. Como substituto do litio, o sodio prestouse cada vez máis atención no campo da batería. A bateríafabricantesrevoltopara lanzar a ruta tecnolóxica da batería de iones de sodio.Opinións orientadoras sobre a aceleración do desenvolvemento do novo almacenamento de enerxía, Plan de Innovación Científica e Tecnolóxica no Ámbito Enerxético durante o XIV Plan Quinquenal, ePlan de Implantación para o Desenvolvemento do Novo Almacenamento de Enerxía durante o XIV Plan Quinquenalemitido pola Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma e a Administración Nacional de Enerxía mencionaron para desenvolver unha nova xeración de tecnoloxías de almacenamento de enerxía de alto rendemento, como baterías de ións de sodio. O Ministerio de Industria e Tecnoloxías da Información (MIIT) tamén impulsou novas baterías, como as baterías de ión sodio, como lastre para o desenvolvemento da nova industria enerxética. Os estándares industriais para baterías de ión-sodio tamén están en proceso. Espérase que a medida que a industria aumente o investimento, a tecnoloxía se faga madura e a cadea industrial mellore gradualmente, espérase que a batería de ións de sodio cun alto rendemento de custo ocupe parte do mercado de baterías de ión-litio.

Batería de iones de sodio versus batería de iones de litio

• O electrodo negativo de carbono da batería de iones de sodio ten un custo máis baixo e un espazo de modificación maior que o do grafito.
• A folla de aluminio pódese usar como colector de corrente para o electrodo positivo e negativo das baterías de ión de sodio. As baterías de ión-litio teñen un baixo potencial negativo e deben usar folla de cobre que non estea corroída. As baterías de iones de sodio, pola súa banda, teñen un alto potencial negativo, polo que non se alian co sodio. A folla de aluminio é máis baixa en peso e custo que a folla de cobre.
• No electrólito, a solubilidade do Na⁺ é un 30% máis baixo que o de Li⁺. A taxa de disolución é alta e a resistencia á transferencia de carga na interface electrodo-electrólito é pequena, o que proporciona unha mellor dinámica do electrodo. Polo tanto, a taxa de descarga da carga de ións de sodio é alta a alta temperatura e baixa temperatura, e o rendemento a baixa temperatura é excelente e pódese cargar rapidamente.
• As baterías de iones de sodio teñen unha variedade máis ampla de materiais de electrodos positivos. Case todos os elementos de metais de transición da primeira fila da táboa periódica pódense usar en baterías de ión sodio. Isto débese á gran diferenza de tamaño entre Na⁺ (raio 0,102 nm) e ións de metais de transición (raio 0,05-0,07 nm), o que favorece a súa separación.
• A resistencia interna dunha batería de iones de sodio é maior que a dunha batería de iones de litio. No caso de curtocircuíto, a calor instantánea é menor, o aumento da temperatura é máis lento e a temperatura de fuga térmica é maior que a dunha batería de litio, polo que unha batería de ión de sodio é máis segura.
• O gran radio de ión sodio pode provocar a rotura do material cando se elimina do material do electrodo, afectando así o rendemento cinético xeral da batería e a integridade do electrodo.
• O sodio ten un potencial de electrodo estándar moito maior (0,33 V superior ao do litio), o que resulta nunha menor densidade de enerxía e dificulta a competencia coas baterías de ión-litio no sector eléctrico.

Últimos avances da investigación

Nos últimos anos, a investigación sobre baterías de ións de sodio inclúe material avanzado de cátodos sen cobalto para baterías de ións de sodio, sulfato polianiónico de baixo custo para o electrodo positivo das baterías de ións de sodio, compostos nano-pb utilizados no electrodo positivo de sodio. - baterías de ións, investigación básica sobre materiais de ánodo orgánico para baterías de ións de sodio para posibles aplicacións comerciais, óxidos metálicos a base de estaño e sulfuros utilizados como materiais de ánodos para baterías de ións de sodio, nanoenxeñería de materiais de carbono avanzados en baterías de ións de sodio e aplicación. de caracterización in situ avanzada no estudo de baterías de iones de sodio. En xeral, aínda é un punto de investigación para obter materiais de electrodos positivos e negativos de alto rendemento a partir dos aspectos da optimización dos medios de modificación, a mellora dos métodos de preparación e a exploración do mecanismo de almacenamento de sodio para mellorar a competitividade global das baterías de ións de sodio.