Background

Ang mga bateryang Lithium-ion ay malawakang ginagamit bilang mga rechargeable na baterya mula noong 1990s dahil sa kanilang mataas na nababaligtad na kapasidad at katatagan ng ikot. Sa malaking pagtaas ng presyo ng lithium at pagtaas ng demand para sa lithium at iba pang pangunahing bahagi ng mga baterya ng lithium-ion, ang pagtaas ng kakulangan ng upstream na hilaw na materyales para sa mga baterya ng lithium ay nagpipilit sa amin na galugarin ang bago at mas murang mga electrochemical system batay sa umiiral na mga elemento. . Ang mas murang sodium-ion na mga baterya ay ang pinakamagandang opsyon. Ang baterya ng sodium ay halos natuklasan kasama ng baterya ng lithium-ion, ngunit dahil sa malaki nitong radius ng ion at mababang kapasidad, ang mga tao ay mas hilig na mag-aral ng elektrisidad ng lithium, at ang pananaliksik sa baterya ng sodium-ion ay halos tumigil. Sa mabilis na paglaki ng mga de-koryenteng sasakyan at industriya ng pag-iimbak ng enerhiya sa mga nakaraang taon, ang baterya ng sodium-ion, na iminungkahi kasabay ng baterya ng lithium-ion, ay muling umakit ng mga tao.'pansin.

Ang Lithium, sodium at potassium ay lahat ng alkali metal sa periodic table ng mga elemento. Ang mga ito ay may magkatulad na pisikal at kemikal na mga katangian at maaaring magamit bilang pangalawang materyal ng baterya sa teorya. Ang mga mapagkukunan ng sodium ay napakayaman, malawak na ipinamamahagi sa crust ng Earth at simpleng kunin. Bilang isang kapalit ng lithium, ang sodium ay binabayaran ng higit at higit na pansin sa larangan ng baterya. Ang bateryatagagawaspag-aagawanupang ilunsad ang ruta ng teknolohiya ng sodium-ion na baterya.Mga Gabay na Opinyon sa Pagpapabilis ng Pagbuo ng Bagong Imbakan ng Enerhiya, Scientific and Technological Innovation Plan sa Larangan ng Enerhiya sa panahon ng Ika-14 na Limang Taon na Plano, atPlano ng Pagpapatupad para sa Pagbuo ng Bagong Imbakan ng Enerhiya sa Ika-14 na Limang Taon na Panahon ng Planona inisyu ng National Development and Reform Commission at ng National Energy Administration ay binanggit na bumuo ng isang bagong henerasyon ng mga high-performance na teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya tulad ng mga sodium-ion na baterya. Ang Ministry of Industry and Information Technology (MIIT) ay nag-promote din ng mga bagong baterya, tulad ng mga sodium-ion na baterya, bilang ballast para sa pagpapaunlad ng bagong industriya ng enerhiya. Ang mga pamantayan sa industriya para sa mga baterya ng sodium-ion ay ginagawa din. Inaasahan na habang ang industriya ay nagdaragdag ng pamumuhunan, ang teknolohiya ay nagiging mature at ang industriyal na kadena ay unti-unting napabuti, ang sodium-ion na baterya na may mataas na gastos sa pagganap ay inaasahang sakupin ang bahagi ng merkado ng baterya ng lithium-ion.

Ang baterya ng sodium-ion kumpara sa baterya ng lithium-ion

• Ang carbon negative electrode ng sodium-ion na baterya ay may mas mababang gastos at mas malaking espasyo sa pagbabago kaysa sa graphite.
• Maaaring gamitin ang aluminyo foil bilang kasalukuyang kolektor para sa positibo at negatibong elektrod ng mga baterya ng sodium-ion. Ang mga bateryang Lithium-ion ay may mababang negatibong potensyal at dapat gumamit ng copper foil na hindi nabubulok. Ang mga baterya ng sodium-ion, sa kabilang banda, ay may mataas na negatibong potensyal, kaya hindi sila haluang metal sa sodium. Ang aluminum foil ay mas mababa sa timbang at gastos kaysa sa copper foil.
• Sa electrolyte, ang solubility ng Na⁺ ay humigit-kumulang 30% na mas mababa kaysa kay Li⁺. Mataas ang dissolution rate, at maliit ang charge transfer resistance sa electrode – electrolyte interface, na nagbibigay ng mas magandang electrode dynamics. Samakatuwid, ang discharge rate ng sodium-ion charge ay mataas sa mataas na temperatura at mababang temperatura, at ang mababang temperatura ay mahusay, at maaari itong ma-charge nang mabilis.
• Ang mga baterya ng sodium-ion ay may mas malawak na pagpipilian ng mga positibong materyales sa elektrod. Halos lahat ng elemento ng transisyon na metal sa unang hilera ng periodic table ay maaaring gamitin sa mga baterya ng sodium-ion. Ito ay dahil sa malaking pagkakaiba ng laki sa pagitan ng Na⁺ (radius 0.102nm) at transition metal ions (radius 0.05-0.07nm), na kaaya-aya sa kanilang paghihiwalay.
• Ang panloob na resistensya ng isang sodium-ion na baterya ay mas mataas kaysa sa isang lithium-ion na baterya. Sa kaso ng short circuit, ang agarang init ay mas mababa, ang pagtaas ng temperatura ay mas mabagal at ang thermal runaway na temperatura ay mas mataas kaysa sa isang lithium na baterya, samakatuwid ang isang sodium-ion na baterya ay mas ligtas.
• Ang malaking radius ng sodium-ion ay maaaring humantong sa pagkalagot ng materyal kapag ito ay tinanggal mula sa materyal na elektrod, kaya naaapektuhan ang pangkalahatang kinetic na pagganap ng baterya at ang integridad ng elektrod.
• Ang sodium ay may mas mataas na standard electrode potential (0.33V na mas mataas kaysa sa lithium), na nagreresulta sa mas mababang density ng enerhiya at nagpapahirap sa pakikipagkumpitensya sa mga lithium-ion na baterya sa sektor ng kuryente.

Pinakabagong pag-unlad ng pananaliksik

Sa nakalipas na mga taon, ang pananaliksik sa mga baterya ng sodium-ion ay kinabibilangan ng advanced na cobalt-free na cathode na materyal para sa mga baterya ng sodium-ion, murang polyanionic sulfate para sa positibong electrode ng mga baterya ng sodium-ion, mga nano-pb compound na ginagamit sa positibong electrode ng sodium -ion ​​na baterya, pangunahing pananaliksik sa mga organic na anode na materyales para sa sodium-ion na mga baterya sa mga potensyal na komersyal na aplikasyon, tin-based na metal oxide at sulfide na ginagamit bilang anode na materyales para sa sodium-ion na mga baterya, Nanoengineering ng mga advanced na materyales ng carbon sa mga baterya ng sodium-ion, at aplikasyon ng advanced na in situ na paglalarawan sa pag-aaral ng mga baterya ng sodium-ion. Sa pangkalahatan, isa pa rin itong hotspot ng pananaliksik upang makakuha ng mataas na pagganap na positibo at negatibong mga materyales ng elektrod mula sa mga aspeto ng pag-optimize ng paraan ng pagbabago, pagpapabuti ng mga paraan ng paghahanda at paggalugad ng mekanismo ng pag-iimbak ng sodium upang mapabuti ang pangkalahatang pagiging mapagkumpitensya ng mga baterya ng sodium-ion.