鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比
來(lái)源:存能電氣 日期:2019-09-26 16:03 瀏覽量:次
鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比。我國(guó)的電池主要應(yīng)用在三大產(chǎn)業(yè),即電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能和消費(fèi)電子。圍繞這三個(gè)方向,尤其近幾年電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展迅速,主打是鋰離子電池。相較于鋰元素,鈉元素在自然界廣泛存在,獲取也相對(duì)簡(jiǎn)單,但早期的鈉離子電池原型卻存在性能低下、壽命短暫的特點(diǎn)。現(xiàn)在,鈉離子電池成為了一個(gè)新的有前景落地的方向。本篇文章就分析鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比。
鈉離子電池工作原理及優(yōu)勢(shì)
原理:在充放電過(guò)程中,Na+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫出:充電時(shí),Na+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極;放電時(shí)則相反。
優(yōu)勢(shì):
(1)鈉鹽原材料儲(chǔ)量豐富,價(jià)格低廉,采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料,原料成本降低一半;
(2)由于鈉鹽特性,允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液,鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20%左右)降低成本;
(3)鈉離子不與鋁形成合金,負(fù)極可采用鋁箔作為集流體,可以進(jìn)一步降低成本8%左右,降低重量10%左右;
(4)由于鈉離子電池?zé)o過(guò)放電特性,允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg,可與磷酸鐵鋰電池相媲美,但是其成本優(yōu)勢(shì)明顯,有望在大規(guī)模儲(chǔ)能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。
鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比
1、電池內(nèi)部電荷載體的不同,鋰電池是通過(guò)鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)充放電的,而鈉離子電池則是由鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入、脫出實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的,其實(shí)二者的工作原理是相同的。
2、兩者離子半徑不同,這半徑差別導(dǎo)致鈉離子電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及鋰離子電池;鋰離子的負(fù)極可以使石墨,但是鈉離子幾乎不能再石墨中脫嵌/嵌入,容量很??;其他碳材料經(jīng)過(guò)處理最多可以達(dá)到差不多300多毫安時(shí);離子在正極中的容量很小,只有一百多毫安時(shí);鈉離子在正負(fù)極中嵌入/脫嵌阻力很大,源于半徑大;可逆性差,不可逆容量損失大。
中國(guó)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
鈉離子電池是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè),它可能還需要更多的研發(fā)才能綻放出時(shí)間的玫瑰。在目前的中國(guó),鈉電池的產(chǎn)業(yè)化的步伐正在加速。2019年1月,位于鞍山的遼寧星空鈉電電池有限公司自主研發(fā)的鈉離子電池近日進(jìn)入量產(chǎn)階段,世界上首條鈉離子電池生產(chǎn)線投入運(yùn)行,預(yù)計(jì)規(guī)?;a(chǎn)后年產(chǎn)值超過(guò)100億元。
從產(chǎn)業(yè)情況來(lái)看,目前鈉電池的產(chǎn)業(yè)化還停留在初級(jí)階段,很多研究成果只是在高校與研究所流傳,離真正落地還需要一定的時(shí)間——甚至有研究人員表示,在地球上的鋰儲(chǔ)量用完之前,鈉離子電池根本沒(méi)有機(jī)會(huì)。鈉電池也可能像人工智能技術(shù)一樣,一開(kāi)始可能并不被人看好,只能在學(xué)院派里流傳,但也許有一天會(huì)發(fā)生突變,迅速落地在產(chǎn)業(yè)界。這是很有可能的,所以鈉電池實(shí)際上值得有前瞻思維的企業(yè)家與投資者高度關(guān)注。
鈉離子電池是未來(lái)儲(chǔ)能電池的重要發(fā)展方向之一。隨著鈉離子研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步,鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程會(huì)不斷加快,也許提前布局這一領(lǐng)域有望在新能源電池領(lǐng)域搶得先機(jī)。當(dāng)然現(xiàn)在說(shuō)鈉離子電池取代鋰電池似乎為時(shí)尚早。
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