Sfondi

Bateritë litium-jon janë përdorur gjerësisht si bateri të rikarikueshme që nga vitet 1990 për shkak të kapacitetit të tyre të lartë të kthyeshëm dhe stabilitetit të ciklit. Me rritjen e konsiderueshme të çmimit të litiumit dhe rritjen e kërkesës për litium dhe përbërës të tjerë bazë të baterive litium-jon, mungesa në rritje e lëndëve të para për bateritë e litiumit po na detyron të eksplorojmë sisteme të reja dhe më të lira elektrokimike të bazuara në elementë ekzistues të bollshëm. . Bateritë me natrium-jon me kosto më të ulët janë alternativa më e mirë. Bateria e joneve të natriumit u zbulua pothuajse së bashku me baterinë litium-jon, por për shkak të rrezes së saj të madhe jonike dhe kapacitetit të ulët, njerëzit janë më të prirur të studiojnë energjinë elektrike të litiumit dhe kërkimi mbi baterinë me jon natriumi pothuajse ka ngecur. Me rritjen e shpejtë të automjeteve elektrike dhe industrisë së ruajtjes së energjisë në vitet e fundit, bateria me jon natriumi, e cila është propozuar në të njëjtën kohë me baterinë litium-jon, ka tërhequr përsëri njerëzit.'vëmendjen.

Litiumi, natriumi dhe kaliumi janë të gjithë metale alkali në tabelën periodike të elementeve. Ata kanë veti të ngjashme fizike dhe kimike dhe mund të përdoren si materiale bateri dytësore në teori. Burimet e natriumit janë shumë të pasura, të shpërndara gjerësisht në koren e Tokës dhe të thjeshta për t'u nxjerrë. Si zëvendësues i litiumit, natriumit i është kushtuar gjithnjë e më shumë vëmendje në fushën e baterisë. Bateriaprodhuesispërleshjepër të nisur rrugën teknologjike të baterisë me jon natriumi.Opinionet udhëzuese për përshpejtimin e zhvillimit të ruajtjes së energjisë së re, Plani i Inovacionit Shkencor dhe Teknologjik në fushën e energjisë gjatë periudhës së planit pesë-vjeçar të 14-të, dhePlani i Zbatimit për Zhvillimin e Magazinimit të Ri të Energjisë gjatë Periudhës së Planit Pesëvjeçar të 14-tëlëshuar nga Komisioni Kombëtar i Zhvillimit dhe Reformës dhe Administrata Kombëtare e Energjisë kanë përmendur zhvillimin e një gjenerate të re të teknologjive të ruajtjes së energjisë me performancë të lartë si bateritë me jon natriumi. Ministria e Industrisë dhe Teknologjisë së Informacionit (MIIT) ka promovuar gjithashtu bateritë e reja, si bateritë me jon natriumi, si çakëll për zhvillimin e industrisë së re të energjisë. Standardet e industrisë për bateritë me jon natriumi janë gjithashtu në punë. Pritet që ndërsa industria të shtojë investimet, teknologjia të bëhet e pjekur dhe zinxhiri industrial të përmirësohet gradualisht, bateria me jon natriumi me performancë me kosto të lartë pritet të zërë një pjesë të tregut të baterive litium-jon.

Bateria me jon natriumi kundrejt baterisë litium-jon

• Elektroda negative e karbonit e baterisë me natrium-jon ka kosto më të ulët dhe hapësirë ​​modifikimi më të madhe se ajo e grafitit.
• Letër alumini mund të përdoret si një kolektor rrymë për elektrodën pozitive dhe negative të baterive të natriumit. Bateritë litium-jon kanë potencial të ulët negativ dhe duhet të përdorin fletë bakri që nuk është e gërryer. Bateritë me jon natriumi, nga ana tjetër, kanë një potencial të lartë negativ, kështu që ato nuk lidhen me natriumin. Letra e aluminit është më e ulët në peshë dhe kosto sesa fleta e bakrit.
• Në elektrolit, tretshmëria e Na⁺ është rreth 30% më e ulët se ajo e Li⁺. Shpejtësia e shpërbërjes është e lartë dhe rezistenca e transferimit të ngarkesës në ndërfaqen elektrodë - elektrolit është e vogël, gjë që siguron dinamikë më të mirë të elektrodës. Prandaj, shkalla e shkarkimit të ngarkesës së joneve të natriumit është e lartë në temperaturë të lartë dhe temperaturë të ulët, dhe performanca e temperaturës së ulët është e shkëlqyeshme dhe mund të ngarkohet shpejt.
• Bateritë me jon natriumi kanë një zgjedhje më të gjerë të materialeve të elektrodës pozitive. Pothuajse të gjithë elementët metalikë kalimtarë në rreshtin e parë të tabelës periodike mund të përdoren në bateritë e joneve të natriumit. Kjo është për shkak të ndryshimit të madh të madhësisë midis Na⁺ (rrezja 0,102 nm) dhe jonet e metaleve në tranzicion (rrezja 0,05-0,07 nm), e cila është e favorshme për ndarjen e tyre.
• Rezistenca e brendshme e një baterie me jon natriumi është më e lartë se ajo e një baterie litium-jon. Në rastin e qarkut të shkurtër, nxehtësia e menjëhershme është më e vogël, rritja e temperaturës është më e ngadaltë dhe temperatura e largimit termik është më e lartë se ajo e një baterie litium, prandaj një bateri me jon natriumi është më e sigurt.
• Rrezja e madhe e jonit të natriumit mund të çojë në këputje të materialit kur ai hiqet nga materiali i elektrodës, duke ndikuar kështu në performancën e përgjithshme kinetike të baterisë dhe integritetin e elektrodës.
• Natriumi ka një potencial elektrodë standard shumë më të lartë (0.33 V më i lartë se litiumi), duke rezultuar në një densitet më të ulët të energjisë dhe duke e bërë të vështirë konkurrimin me bateritë litium-jon në sektorin e energjisë.

Progresi i fundit i kërkimit

Vitet e fundit, kërkimi mbi bateritë me jon natriumi përfshin material të avancuar katodë pa kobalt për bateritë me natrium-jon, sulfat polianionik me kosto të ulët për elektrodën pozitive të baterive me jon natriumi, komponimet nano-pb të përdorura në elektrodën pozitive të natriumit. -bateritë jonike, kërkimi bazë mbi materialet organike të anodës për bateritë me jon natriumi për aplikime të mundshme komerciale, oksidet dhe sulfidet e metaleve me bazë kallaji të përdorura si materiale anode për bateritë me jon natriumi, Nanoinxhinieria e materialeve të avancuara të karbonit në bateritë me jon natriumi dhe aplikimi e karakterizimit të avancuar in situ në studimin e baterive të natrium-jonit. Në përgjithësi, është ende një pikë kërkimore për të marrë materiale elektrodë pozitive dhe negative me performancë të lartë nga aspektet e optimizimit të mjeteve të modifikimit, përmirësimit të metodave të përgatitjes dhe eksplorimit të mekanizmit të ruajtjes së natriumit për të përmirësuar konkurrencën e përgjithshme të baterive me jon natriumi.