什么是钠基电池？钠基电池和锂电池对比哪个好？
来源：宝鄂实业
2019-12-03 09:02
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据科研调查，钠基电池和钾基电池有望替代传统的锂电池。钠基电池可以储存与锂电池相同的电量，其制造成本远远低于锂电池，或者它可以代替锂电池。尽管价格优势明显，但是钠基电池的研发还有很长的路。
什么是钠基电池？
钠基电池是钠与一种叫做肌醇的化合物结合在一起的一种电池。2017年10月，由斯坦福大学的研究人员开发出来。钠离子电池中，钠离子可附着在肌醇上，而肌醇是一种常见的化合物，可从米糠或玉米加工过程中的液体副产物中提取。钠离子和肌醇的新结合显著改善钠基电池的离子循环，使离子能更有效地从阴极移动穿过电解质到磷阳极，继而产生更强的电流。
这种新型电池里的钠与一种叫做肌醇的化合物结合在一起，这是一种在家用产品中常见的有机化合物，包括婴儿配方奶粉。正如钠的含量比锂要丰富得多，米糠醇很容易从米糠中提炼出来，也可以在玉米加工过程中产生的副产品中找到。这将有助于确保材料收集具有成本效益。
钠基电池和锂电池哪个好？
新能源汽车的技术核心在锂电池，不过现在有一种钠基电池，可以用更低的价格存储和最新锂电池一样的能量。材料价格占据电池价格的四分之一，锂的成本高达15000美元/吨，而钠只要150美元/吨。锂电池发明至今已有25年，且一直占据着主要市场，但锂已变得越来越稀缺，且开采成本也越来越高。为此，科学家研究后发现，钠也能储存离子，且制造电池的成本更低，电量也更多。
钠基和钾基电池面临的最大障碍之一是它们会更快地衰变和退化，且能量密度比锂电池更低。但情况并非总是如此。研究人员在研究了锂离子、钠离子和钾离子与硫化铁粒子的反应时发现：钠和钾与硫化铁在反应过程中更加稳定，这表明基于钠或钾的电池寿命可能比预期长得多。
钠基电池可能是锂电池的很好替代品。虽然新型钠基电池可能永远无法满足电动车制造商的需要，但研究人员认为，它将有助于储存太阳能板和风力涡轮机等可持续能源所获得的能源。在新设计的钠离子电池中，钠离子可附着在肌醇上，而肌醇是一种常见的化合物，可从米糠或玉米加工过程中的液体副产物中提取。钠离子和肌醇的新结合显著改善钠基电池的离子循环，使离子能更有效地从阴极移动穿过电解质到磷阳极，继而产生更强的电流。
除了比较锂电池和钠的成本及性能外，研究人员也分析了钠离子在充电和放电过程中是如何附着在阴极上的，而这一见解将有助于提高电池的设计。不过，钠基电池能否取代锂电池很难说，毕竟钠离子电池的表现很难被超越、成本在逐年下降，更重要的是有大量资金涌入锂矿开采和锂电池制造厂商。
钠离子电池的应用价值受到越来越多的重视，近年来钠离子电池受到科研界广泛关注，国内外相关机构不断研发取得重大突破。
锂电池和钠电池的区别
1、电池内部电荷载体的不同，锂电池是通过锂离子在正负极之间移动、转换实现充放电的，而钠离子电池则是由钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移的，其实二者的工作原理是相同的。
2、两者离子半径不同，这半径差别导致钠离子电池的性能远远不及锂离子电池；锂离子的负极可以使石墨，但是钠离子几乎不能再石墨中脱嵌/嵌入，容量很小；其他碳材料经过处理最多可以达到差不多300多毫安时；离子在正极中的容量很小，只有一百多毫安时；钠离子在正负极中嵌入/脱嵌阻力很大，源于半径大；可逆性差，不可逆容量损失大。
实际上，钠离子电池的工作原理与锂电池没有太大的差别，利用的是钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。充电时，钠离子从正极脱出经过电解质嵌入负极，同时电子补偿电荷经外电路供给到负极，保证正负极电荷平衡。放电时则相反，钠离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。在正常的充放电情况下，钠离子在正负极间的嵌入脱出不应该破坏电极材料的基本化学结构
