钠离子电池体系由于具有资源丰富、价格低廉、环境友好,以及与锂离子电池相近的电化学性质,近几年受到广泛关注,为电化学储能提供了新的选择。

钠元素在地壳中含量排第六位(2.75%),具有非常高的丰度,且分布广泛。同时,钠与锂具有相似的物理化学性质,钠离子电池与锂离子电池也具有相似的电化学反应机制,因此钠离子电池有望表现出与锂离子电池相当的电化学性能。
 
钠电池工作原理
 
在电池充电过程中,正极发生氧化反应,Na+从正极脱出嵌入到硬碳负极并发生电子损失,为了维持电荷平衡,电子的补偿电荷通过外电路转移到负极。放电时,则完全相反。
 
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图:钠离子电池采用“摇椅式”工作原理
正极材料的选择依据
  1. 具有较高氧化还原电势,以获得更高的工作电压,从而提高电池整体的能量密度
  2. 高质量比容量和体积比容量
  3. 与电解液的兼容性好,且在循环过程中能保持结构稳定,以保证电池具有较长的循环寿命
  4. 具有合适的钠离子扩散通道和较低的离子迁移势垒,以降低电池内阻
  5. 较高的能量转换效率和能量保持率
  6. 空气中结构稳定,以避免由存放导致的性质恶化问题
  7. 安全无毒、原材料成本低廉、容易制备等
    钠离子电池正极材料优缺点对比

     

     

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资料来源:《钠离子电池储能技术及经济性分析》张平等,华安证券研究所
钠离子电池正极材料性能参数对比
 
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资料来源:振华新材公告,华安证券研究所
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作者 808, ab