钠电池最终能不能取代锂电池？
来源：宝鄂实业
2020-08-03 16:21
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钠离子电池是最接近取代锂电池这一目标的，它催生了Faradion（英国）、Novasis（美国）、HiNa（中国）和Tiamat（法国）等公司。钠离子电池的可持续性吸引了工业界的目光，因为与 Li2CO3等锂原料相比，Na2CO3更便宜，价格波动也更小。钠离子电池的研究和锂电一样，也分为正负极材料和电解液。
负极：因为许多钠基插入化合物具有与锂基材料相似的结构类型，从锂离子材料的研究中得到启发快速组装了全钠离子电池，硬碳中由无序的石墨烯层和纳米孔构成的对钠离子的吸收是先是在倾斜区域进行，随后是低压平稳段，这与将Na+插入无序层中以及填充纳米孔相对应，与将Li+嵌入到石墨中相比，钠电可以实现更高的速率。
正极：钠基层状氧化物的晶体化学性质比锂离子层状氧化物丰富，这种结构差异不仅解释了钠化学计量比和容量的变化，而且层状氧化物更容易发生钠驱动的结构相变，从而降低了寿命及功率密度。此外，对基于Na的聚阴离子相也进行了深入研究，例如磷酸盐（NaFePO4），硫酸盐Na2Fe2(SO4)3和氟磷酸盐（NaVPO4F）。Na3V2(PO4)2F3 （NVPF）化合物具有特定的晶体结构，该结构由用于快速离子扩散的开放通道组成。在平均电位为3.9 V的条件下，每单位化合物（即128 mAh/g）可以可逆地释放2个Na+，从而提供约507 Wh/kg的材料级比能，相当于锂电正极材料LiFePO4 (LFP)的580 Wh/kg。
优点
1. 钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比于锂电三元正极材料，原料成本低；
2. 在快速充电、再生制动和启停功能的功率能力，以及电网部门的频率调整功能等方面，依赖于开放式3D 结构的钠离子电池表现得相当好；
3. 钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本；
4. 钠电能够在0 V的电压下释放或维持，而不会改变其后续的性能。
5. 由于Na的化学性质较为柔和，因此高充电速率下出现枝晶和爆炸的可能性比锂电低。
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