鈉離子電池是什么

鈉離子電池，是一種二次電池（充電電池），主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理(li)相似(si)。2022年度化學領域十大新興技術之一 。新款18650鈉(na)離子電池，就(jiu)借助了(le)鈉(na)離子轉移(yi)（而不是鋰離子）來存儲和釋放電能(neng)。

鈉離子電池的工作原理

鈉(na)離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)是一(yi)種依靠(kao)鈉(na)離子(zi)在正負極間移動來完成充(chong)放(fang)(fang)電(dian)工(gong)(gong)作的二次電(dian)池(chi)(chi)，與已(yi)被廣泛(fan)使用的鋰(li)離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)的工(gong)(gong)作原理(li)與結構相似(si)。鈉(na)和鋰(li)屬(shu)同一(yi)主族元(yuan)素，在電(dian)池(chi)(chi)工(gong)(gong)作中均表現出相似(si)的“搖椅式”電(dian)化學充(chong)放(fang)(fang)電(dian)行為。

鈉(na)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)池(chi)在充電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中，鈉(na)離(li)子(zi)(zi)從(cong)陰極(ji)(ji)(ji)脫出并嵌入(ru)(ru)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)，同時電(dian)(dian)子(zi)(zi)通過(guo)外部電(dian)(dian)路，嵌入(ru)(ru)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)的鈉(na)離(li)子(zi)(zi)越多，充電(dian)(dian)容量越高；放電(dian)(dian)時，發生(sheng)相反(fan)的過(guo)程(cheng)，回到(dao)正極(ji)(ji)(ji)的鈉(na)離(li)子(zi)(zi)越多，放電(dian)(dian)容量越高。

鈉離子電池的組成

1、正極材料

正極材料是鈉離子電池中的重要組成部分，它負責儲存和釋放鈉離子。目前常用的正極材料有鈉離子插層材料、鈉離子合金材料和鈉離子多價材料。鈉離子插層材料是指可以插入和脫出鈉離子的材料，如鈉離子插層氧化物和鈉離子插層磷酸鹽。鈉離(li)(li)子(zi)合金(jin)(jin)材料(liao)是指(zhi)(zhi)可(ke)以與鈉形成合金(jin)(jin)的(de)材料(liao)，如鈉金(jin)(jin)屬(shu)和鈉合金(jin)(jin)。鈉離(li)(li)子(zi)多(duo)價(jia)(jia)材料(liao)是指(zhi)(zhi)可(ke)以通過氧(yang)化(hua)(hua)還原反應實現鈉離(li)(li)子(zi)的(de)多(duo)價(jia)(jia)變(bian)化(hua)(hua)的(de)材料(liao)，如鈉離(li)(li)子(zi)多(duo)價(jia)(jia)過渡金(jin)(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)。這(zhe)些正極材料(liao)具(ju)有(you)較高的(de)容量(liang)和較好的(de)循環性(xing)能，是鈉離(li)(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)重要(yao)組(zu)成部分。

2、負極材料

負(fu)(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)(liao)是(shi)鈉(na)離子(zi)電(dian)池中的(de)(de)另一(yi)個(ge)重要組成部分，它負(fu)(fu)責存(cun)儲和釋放(fang)鈉(na)離子(zi)的(de)(de)電(dian)極(ji)。目前常用的(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)(liao)有(you)碳(tan)材(cai)料(liao)(liao)(liao)、金(jin)屬(shu)鈉(na)和鈉(na)合金(jin)。碳(tan)材(cai)料(liao)(liao)(liao)是(shi)一(yi)種優良的(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)鈉(na)離子(zi)嵌入和脫出能(neng)力。金(jin)屬(shu)鈉(na)是(shi)一(yi)種常用的(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)電(dian)導率(lv)和較好的(de)(de)循環性能(neng)。鈉(na)合金(jin)是(shi)一(yi)種新型(xing)的(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，可以(yi)提高(gao)鈉(na)離子(zi)電(dian)池的(de)(de)能(neng)量密度和循環壽命。

3、電解質

電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)是鈉(na)離(li)(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)中起到傳(chuan)遞離(li)(li)(li)子的(de)作(zuo)用的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)(zu)成(cheng)部(bu)分。目前常用的(de)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)有(you)(you)有(you)(you)機電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)和無機電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)。有(you)(you)機電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)是指由有(you)(you)機溶劑和鈉(na)鹽組(zu)(zu)成(cheng)的(de)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)，具(ju)有(you)(you)較(jiao)高的(de)離(li)(li)(li)子傳(chuan)導(dao)性(xing)(xing)能和較(jiao)好(hao)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)。無機電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)是指由無機鹽和溶劑組(zu)(zu)成(cheng)的(de)電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)，具(ju)有(you)(you)較(jiao)高的(de)離(li)(li)(li)子傳(chuan)導(dao)性(xing)(xing)能和較(jiao)好(hao)的(de)熱穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)。電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)的(de)選(xuan)擇(ze)對鈉(na)離(li)(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)的(de)性(xing)(xing)能和安全(quan)性(xing)(xing)有(you)(you)著重(zhong)要(yao)影響。

4、隔膜

隔膜是鈉離子電池中的(de)(de)(de)另一(yi)個重要(yao)組成部分，它起到隔(ge)離(li)正極和負(fu)極的(de)(de)(de)作用，防止鈉(na)離(li)子(zi)和電(dian)子(zi)的(de)(de)(de)直接接觸(chu)。目(mu)前常用的(de)(de)(de)隔(ge)膜(mo)有聚合物隔(ge)膜(mo)和陶瓷(ci)隔(ge)膜(mo)。聚合物隔(ge)膜(mo)具有較高(gao)的(de)(de)(de)離(li)子(zi)傳導性(xing)能(neng)和較好的(de)(de)(de)機械(xie)性(xing)能(neng)，但在高(gao)溫下(xia)容(rong)易失(shi)效。陶瓷(ci)隔(ge)膜(mo)具有較高(gao)的(de)(de)(de)熱穩定性(xing)和較好的(de)(de)(de)機械(xie)性(xing)能(neng)，但離(li)子(zi)傳導性(xing)能(neng)較差。隔(ge)膜(mo)的(de)(de)(de)選擇對鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)池的(de)(de)(de)循環壽命(ming)和安全(quan)性(xing)有著重要(yao)影響。