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钠电池工作原理

信息来源于:互联网 发布于:2023-06-06

钠离子电池的概念起步于上个世纪80年代与锂离子电池几乎同时起步。钠离子电池的工作原理与锂离子相似,充电时,Na+从正极材料中脱出,经过电解液嵌入负极材料,同时电子通过外电路转移到负极,保持电荷平衡;放电时则相反。
   
原理上,钠离子电池的充电时间可以缩短到锂离子电池的1/5。钠离子电池最主要的特征就是利用Na+代替了价格昂贵的Li+,为了适应钠离子电池,正极材料、负极材料和电解液等都要做相应的改变。相比于锂元素,钠离子电池的优势在于资源丰富,钠资源约占地壳元素储量的2.64%获得钠元素的方法也十分简单,因此相比于锂离子电池,钠离子电池在成本上将更加具有优势。
   
虽钠离子电池能量密度不及锂离子电池,但就目前碳酸锂价格高涨的形势来看,钠离子电池仍然具有十分广泛的应用前景:对于能量密度要求不高的领域,在电网储能、调峰,风力发电储能等方面应用前景广阔。未来钠离子电池将逐步取代铅酸电池,在各类低速电动车中获得广泛应用,与锂离子电池形成互补。
钠离子电池工作原理
  
钠离子电池的工作原理与锂离子电池类似,是利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。充电时,Na+从正极脱出经过电解质嵌入负极,同时电子的补偿电荷经外电路供给到负极,保证正负极电荷平衡。放电时则相反,Na+从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极。在正常的充放电情况下,钠离子在正负极间的嵌入脱出不破坏电极材料的基本化学结构。
钠离子电池的优势
(1)钠盐原材料储量丰富,价格低廉,采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料,原料成本降低一半;
(2)由于钠盐特性,允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液,钠盐电导率高于锂电解液20%左右)降低成本;
(3)钠离子不与铝形成合金,负极可采用铝箔作为集流体,可以进一步降低成本8%左右,降低重量10%左右;
(4)由于钠离子电池无过放电特性,允许钠离子电池放电到零伏。