钠离子电池优势解析:成本与材料技术全解析

2025-01-26 16:11:54
操季鹤

钠离子电池的优缺点有哪些?

由于独特的电极材料和性能特点,钠离子电池比锂离子电池具有其他优势。
首先,它主要使用钠盐。
与锂盐相比,钠盐储量更丰富,价格也更实惠。
在重量和能量密度不重要的应用中,钠离子电池更经济。
与锂离子电池相比,钠离子电池具有显着的成本优势。
首先,钠盐作为原料,储量充足,价格便宜。
采用铁锰镍基正极材料,相比锂离子电池三极正极材料,成本可降低一半左右。
其次,钠离子的特性使得钠离子电池可以使用低浓度的电解液。
即使在相同浓度下,钠盐电解液的电导率也比锂电解液高20%左右,进一步降低了成本。
另外,钠离子不会与铝形成合金,因此负极可以采用铝箔作为集流体,不仅节省8%的成本,而且使电池的重量减轻10%左右。
钠离子电池的一个重要特点是不存在过放电特性,可以安全放电至零伏,使其能量密度达到100Wh/kg,接近磷酸铁锂电池。
但正是由于明显的成本优势,钠离子电池有望在大规模储能领域取代传统铅酸电池,展现其独特的效率成本优势。

钠电池系列3:三大主要的正极材料

在电池能量密度、循环等关键性能方面,正极材料起着决定性的作用。
优质正极材料需要具备高比值(影响能量密度)、资源丰富(成本丰富)、结构稳定(钠离子脱水过程中不会发生相变或高相变可转化沙漠)等特性。
目前钠离子电池主要分为过渡金属氧化物、普鲁士蓝/白化物化合物和多陈离子化合物三类。
一、过渡金属氧化物过渡金属氧化物按形态可分为层状和隧道状两类。
当钠含量较高时,层状结构占主导地位,MO2层与NA层交替排列,钠离子位于层间。
当钠含量较低(x<0.5)时,隧道结构的氧化物成为主要形式。
虽然三维隧道结构具有稳定的结构,但初始钠含量太低。
首周充电比例容量有限,实际应用有限。
层状氧化物的通式为NAXMO2(M为过渡金属原子,0 其生产路线与锂电池类似,但钠离子电池正极的过渡金属元素更宽,成本优势更显着。
本质 过渡金属氧化物结构类似于锂电池的三元材料。
MO6多边形中的钠离子层有氧和两种配位环境。
常见的结构是O3和P2。
O3结构中NA层的节距小于P2,Naxmo2中的NA+占据MO6展开之间的八边体间隙,P相Naxmo2中的NA+位于三角形位置。
层状氧化物能量密度高、电压平台高、倍增性能好、合成工艺简单、应用广泛。
二、普鲁士蓝/白蛋白的化学式为NAXM1[M2(CN)6](M为过渡原子,如MN、Ni、CO、Zn、Cu、Fe等,0 普鲁士蓝化合物是典型的立方​​晶体结构,具有大的隧道结构。
钠离子可以自由嵌入和脱水。
倍增性能和循环性能优异。
但晶格中的配位水难以去除,影响容量和循环性能。
同时,普鲁士蓝类化合物的热稳定性差,存在环境和安全问题。
普鲁士蓝技术路径的制备方法有简单沉淀法、热分解法、水热法、单一铁源法、蓝光日晒法等。
其中,简单沉淀法工艺简单、成本低,是主要生产 方法。
2021年7月,宁德时代与容百科技合作,发布第一代钠离子电池,采用普鲁士蓝/白化合物。
3. Jugin离子化合物 Jugin离子化合物由复音复音和过渡金属离子多聚体通过强大的共价键连接在一起。
具有坚固、开放的三维网络结构,具有最佳的循环寿命。
但成本高、能量密度低、性能差。
多胺化合物包括磷酸盐、硫酸盐和混合松离子体系,如NAMPO4、NASICON结构的NASICON结构、焦磷酸盐结构的NA3V2(PO4)3和NA2MP2O77(M=Fe、Mn、Co)。
集聚会场以钠能、鹏辉能源为代表。
采用硫酸钠和磷酸钠作为正极,成本和能量密度不同。
多元化合物的合成包括有机酸溶解度和二次利用方法,它需要修改的手段,例如碳覆盖以提高电导率。
总之,分层的氧化技术路径接近现有的锂电池系统,预计全面的性能平衡将获得工业化的机会。
普鲁士蓝色技术具有高能量密度。
在宁德时代的驱动下,预计将应用于高能密度方案。
收集的Yin离子的成熟度很低,并且开发速度很慢。
目前,钠离子电池的正电极材料的技术路径具有企业布局,工业化进度逐渐加速。

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