Фон

Литий-ионды аккумуляторлар 1990 жылдардан бастап қайта зарядталатын батареялар ретінде олардың жоғары қайтымды сыйымдылығы мен цикл тұрақтылығына байланысты кеңінен қолданыла бастады. Литий бағасының айтарлықтай өсуімен және литий және литий-иондық аккумуляторлардың басқа да негізгі компоненттеріне сұраныстың артуы жағдайында литий батареялары үшін бастапқы шикізаттың жетіспеуі бізді қолда бар мол элементтерге негізделген жаңа және арзанырақ электрохимиялық жүйелерді зерттеуге мәжбүр етеді. . Ең жақсы нұсқа - арзан натрий-иондық батареялар. Натрий-иондық аккумулятор литий-ионды батареямен бірге дерлік табылды, бірақ оның үлкен иондық радиусы мен төмен сыйымдылығына байланысты адамдар литий электр энергиясын зерттеуге көбірек бейім, ал натрий-ионды батареяны зерттеу тоқтап қалды. Соңғы жылдары электр көліктері мен энергия сақтау өнеркәсібінің қарқынды өсуімен литий-иондық батареямен бір уақытта ұсынылған натрий-иондық аккумулятор қайтадан адамдарды қызықтырды.'ның назары.

Литий, натрий және калий элементтердің периодтық жүйесіндегі сілтілі металдар болып табылады. Олар ұқсас физикалық және химиялық қасиеттерге ие және теорияда екінші батарея материалдары ретінде пайдаланылуы мүмкін. Натрий ресурстары өте бай, жер қыртысында кең таралған және алу оңай. Литийдің алмастырғышы ретінде натрийге аккумулятор саласында көбірек көңіл бөлінді. Батареяөндірушіsсермеунатрий-иондық аккумулятордың технологиялық бағытын іске қосу.Жаңа энергия қорын дамытуды жеделдету бойынша жетекші пікірлер, 14-бесжылдықтағы энергетика саласындағы ғылыми-технологиялық инновациялар жоспары, және14-бесжылдықта жаңа энергия қорын дамытуды іске асыру жоспарыҰлттық даму және реформалар комиссиясы және Ұлттық энергетика әкімшілігі шығарған натрий-иондық аккумуляторлар сияқты өнімділігі жоғары энергия сақтау технологияларының жаңа буынын әзірлеу туралы айтты. Индустрия және ақпараттық технологиялар министрлігі (MIIT) сондай-ақ жаңа энергетика саласын дамыту үшін балласт ретінде натрий-иондық батареялар сияқты жаңа батареяларды алға тартты. Натрий-иондық аккумуляторларға арналған салалық стандарттар да жұмыс үстінде. Өнеркәсіп инвестицияны көбейтіп, технология жетіліп, өнеркәсіптік тізбек біртіндеп жетілдіріліп жатқанда, жоғары құны бар натрий-ионды аккумулятор литий-ионды батареялар нарығының бір бөлігін алады деп күтілуде.

Литий-ионды батареяға қарсы натрий-ионды батарея

• Натрий-иондық аккумулятордың көміртегі теріс электроды графитке қарағанда арзанырақ және модификация кеңістігіне ие.
• Алюминий фольганы натрий-иондық батареялардың оң және теріс электродтары үшін ток жинағыш ретінде пайдаланылуы мүмкін. Литий-ионды батареялардың теріс потенциалы төмен және тот баспайтын мыс фольганы қолданылуы керек. Натрий-иондық аккумуляторлар, керісінше, жоғары теріс әлеуетке ие, сондықтан олар натриймен легирленбейді. Алюминий фольга салмағы мен құны бойынша мыс фольгаға қарағанда төмен.
• Электролитте Na-ның ерігіштігі⁺ Лиге қарағанда шамамен 30% төмен⁺. Еріту жылдамдығы жоғары, ал электрод – электролит интерфейсіндегі зарядты тасымалдау кедергісі аз, бұл электродтың жақсы динамикасын қамтамасыз етеді. Сондықтан натрий-иондық зарядтың разряд жылдамдығы жоғары температурада және төмен температурада жоғары, ал төмен температура өнімділігі тамаша және оны тез зарядтауға болады.
• Натрий-иондық аккумуляторларда оң электрод материалдарының кең таңдауы бар. Периодтық кестенің бірінші қатарындағы өтпелі металдардың барлығы дерлік натрий-иондық батареяларда қолданылуы мүмкін. Бұл Na арасындағы үлкен өлшем айырмашылығына байланысты⁺ (радиусы 0,102нм) және өтпелі металл иондары (радиусы 0,05-0,07нм), бұл олардың бөлінуіне қолайлы.
• Натрий-иондық аккумулятордың ішкі кедергісі литий-иондық батареяға қарағанда жоғары. Қысқа тұйықталу жағдайында лездік қызу азырақ, температураның көтерілуі баяу және термиялық қашу температурасы литий батареясына қарағанда жоғары, сондықтан натрий-ионды батарея қауіпсіз.
• Натрий-ионының үлкен радиусы электрод материалынан алынған кезде материалдың жарылуына әкелуі мүмкін, осылайша аккумулятордың жалпы кинетикалық өнімділігіне және электродтың тұтастығына әсер етеді.
• Натрий әлдеқайда жоғары стандартты электродтық потенциалға ие (литийден 0,33 В жоғары), нәтижесінде энергия тығыздығы төмен болады және энергетикалық сектордағы литий-ионды батареялармен бәсекелесуді қиындатады.

Соңғы зерттеулердің барысы

Соңғы жылдары натрий-иондық аккумуляторлар бойынша зерттеулер натрий-иондық аккумуляторларға арналған озық кобальтсыз катодты материалды, натрий-иондық аккумуляторлардың оң электроды үшін арзан полианионды сульфатты, натрийдің оң электродында қолданылатын нано-pb қосылыстарын қамтиды. -иондық батареялар, әлеуетті коммерциялық қолдану үшін натрий-иондық аккумуляторларға арналған органикалық анодтық материалдар бойынша іргелі зерттеулер, натрий-иондық аккумуляторлар үшін анодтық материалдар ретінде қолданылатын қалайы негізіндегі металл оксидтері мен сульфидтер, натрий-иондық батареялардағы жетілдірілген көміртекті материалдардың наноинженериясы және қолдану натрий-иондық аккумуляторларды зерттеудегі алдыңғы қатарлы in situ сипаттамасы. Тұтастай алғанда, бұл натрий-иондық батареялардың жалпы бәсекеге қабілеттілігін арттыру үшін модификация құралдарын оңтайландыру, дайындау әдістерін жетілдіру және натрийді сақтау механизмін зерттеу аспектілерінен жоғары өнімді оң және теріс электродтық материалдарды алу үшін әлі де зерттеу нүктесі болып табылады.