Позадина

Литиум-јонските батерии се широко користени како батерии за полнење од 1990-тите поради нивниот висок реверзибилен капацитет и стабилност на циклусот. Со значителното зголемување на цената на литиумот и зголемената побарувачка за литиум и другите основни компоненти на литиум-јонските батерии, зголемениот недостиг на суровини за литиумските батерии нè принудува да истражуваме нови и поевтини електрохемиски системи засновани на постоечки изобилни елементи . Натриум-јонските батерии со пониска цена се најдобрата опција. Речиси беше откриена натриум-јонската батерија заедно со литиум-јонската батерија, но поради нејзиниот голем јонски радиус и малиот капацитет, луѓето се повеќе склони да го проучуваат литиумскиот електрицитет, а истражувањето за натриум-јонската батерија речиси запре. Со брзиот раст на електричните возила и индустријата за складирање енергија во последниве години, натриум-јонската батерија, која беше предложена истовремено со литиум-јонската батерија, повторно ги привлече луѓето'вниманието.

Литиумот, натриумот и калиумот се сите алкални метали во периодниот систем на елементите. Тие имаат слични физички и хемиски својства и теоретски може да се користат како секундарни батериски материјали. Ресурсите на натриум се многу богати, широко распространети во Земјината кора и едноставни за екстракција. Како замена за литиум, на натриумот се посветува се повеќе внимание во полето на батериите. Батеријатапроизводителотsпрепукуваатда започне технолошки пат на натриум-јонска батерија.Водечки мислења за забрзување на развојот на складирање на нова енергија, План за научни и технолошки иновации во енергетската област за време на 14-тиот петгодишен плански период, иПлан за имплементација за развој на складирање на нова енергија за време на 14-тиот петгодишен плански периодиздадени од Националната комисија за развој и реформи и Националната администрација за енергетика споменаа да развијат нова генерација на технологии за складирање енергија со високи перформанси, како што се натриум-јонските батерии. Министерството за индустрија и информатичка технологија (МИИТ) исто така промовираше нови батерии, како што се натриум-јонски батерии, како баласт за развој на новата енергетска индустрија. Индустриските стандарди за натриум-јонски батерии се исто така во работа. Се очекува како што индустријата ги зголемува инвестициите, технологијата станува зрела и индустрискиот синџир постепено се подобрува, натриум-јонската батерија со високи перформанси се очекува да заземе дел од пазарот на литиум-јонски батерии.

Натриум-јонска батерија наспроти литиум-јонска батерија

• Јаглерод-негативната електрода на натриум-јонската батерија има пониска цена и поголем простор за модификација од онаа на графитот.
• Алуминиумската фолија може да се користи како струен колектор за позитивната и негативната електрода на натриум-јонските батерии. Литиум-јонските батерии имаат низок негативен потенцијал и мора да користат бакарна фолија која не е кородирана. Натриум-јонските батерии, од друга страна, имаат висок негативен потенцијал, така што тие не се легираат со натриум. Алуминиумската фолија е пониска по тежина и цена од бакарната фолија.
• Во електролитот, растворливоста на Na⁺ е околу 30% понизок од оној на Ли⁺. Стапката на растворање е висока, а отпорот на пренос на полнеж на интерфејсот електрода – електролит е мал, што обезбедува подобра динамика на електродата. Затоа, стапката на празнење на полнење на натриум-јони е висока при висока температура и ниска температура, а перформансите на ниска температура се одлични и може брзо да се наполнат.
• Натриум-јонските батерии имаат поширок избор на материјали за позитивни електроди. Речиси сите преодни метални елементи во првиот ред од периодниот систем може да се користат во натриум-јонските батерии. Ова се должи на големата разлика во големината помеѓу Na⁺ (радиус 0,102 nm) и јони на преодни метали (радиус 0,05-0,07 nm), што е погодно за нивно раздвојување.
• Внатрешниот отпор на натриум-јонската батерија е поголем од оној на литиум-јонската батерија. Во случај на краток спој, моменталната топлина е помала, зголемувањето на температурата е побавно, а температурата на термички бегство е повисока од онаа на литиумската батерија, затоа натриум-јонската батерија е побезбедна.
• Големиот радиус на натриум-јон може да доведе до пукање на материјалот кога ќе се отстрани од материјалот на електродата, што ќе влијае на севкупните кинетички перформанси на батеријата и на интегритетот на електродата.
• Натриумот има многу повисок стандарден потенцијал на електрода (0,33 V повисок од литиумот), што резултира со помала густина на енергија и го отежнува конкуренцијата со литиум-јонските батерии во енергетскиот сектор.

Најновиот напредок на истражувањето

Во последниве години, истражувањето на натриум-јонските батерии вклучува напреден катоден материјал без кобалт за натриум-јонски батерии, евтин полианионски сулфат за позитивна електрода на натриум-јонски батерии, нано-пб соединенија што се користат во позитивната електрода на натриум -јонски батерии, основни истражувања за органски анодни материјали за натриум-јонски батерии до потенцијални комерцијални апликации, метални оксиди и сулфиди базирани на калај што се користат како анодни материјали за натриум-јонски батерии, Наноинженерство на напредни јаглеродни материјали во натриум-јонски батерии и примена на напредна in situ карактеризација во проучувањето на натриум-јонските батерии. Општо земено, сè уште е жариште за истражување за да се добијат материјали со позитивни и негативни електроди со високи перформанси од аспекти на оптимизирање на средствата за модификација, подобрување на методите на подготовка и истражување на механизмот за складирање на натриум за да се подобри севкупната конкурентност на натриум-јонските батерии.