钠离子基础知识（锂电池宣传和知识普及）

+钠离子基础知识适用于锂电池宣传和知识普及锂电科学社纳离子电池产生的背景1.锂钠同族，物化性质类似2.锂资源稀缺，钠资源丰富锂、钠、钾同属于元素周期表A族碱金属元素，在物理和化锂资源的全球储量有限，锂元素在地壳中的含量仅为0.0065%学性质方面有相似之处，理论上都可以作为二次电池的金随着新能源汽车的发展对电池的需求大幅上升资源端的瓶颈逐属离子载体。钠离子电池的储能机理与锂离子电池类似新显现成本较高限制了锂离子电池的大规模应用，钠资源储量拥有可接受的比容量（钠为1166mAh/g，锂为3860mAh/g）非常丰富，地壳丰度为2.64%，是锂资源的440倍，钠是地壳中和电位（钠为-2.71V(VS.SHE）锂为-3.04VCVS.SHE））丰度排名第六的元素，钠离子电池在安全性、环保性和成本效益方面具有明显优势不含铅辐、汞等有害物质，更加环保3.技术发展的需求：随着全球对可再生能源和电动汽车需求的增加，寻找一种能够提供稳定，可持续的能源存储解决方案变得尤为重要。钠离子电池因其潜在的性能和成本效益，成为了研究和开发的重点。特别是在动力电池领域，钠离子电池被视为可能的未来替代品尤其是在固定储能和低速电动汽车等应用中纳子电池的作原理钠离子电池生要由正极、负极、隔膜、集流体、电解液等构成按照其组成材料是否直接参与电化学反应、又可以分为活性材料与非活性材料其中活性材料包括正极材料、负极材料、电解质材料非活性材料包括隔膜、集流体、导电剂、粘结剂等钠离子电池的工作原理和锂离子电池相似都属于摇椅式，充电时钠离子从正极材料脱出后，经过电解质嵌入负极材料中与此同时电子则从正极经电外电路运动到负极，以维系整个系统的电荷平衡放电过程则与充电过程相反，其中钠离子电池正，负极材料体系为决定性因素，电解质主要与正、负极材料体系进行选择匹配使用。不再国限手M机Co下才能实现可运充放电，不再依装网味金流的满子牛移大于理离子等效的购子无法假入右里材料与锂黑子电油配方均为电解质+落剂+添加脚，采用的是盐电CEI口发展钠离子电池技术的关健在于找到合适的正负极材料及电解液铝箔负极电解质正极锦酒钠离子电池的分类钠离子电池可分为钠硫电池、钠盐电池、钠空气电池、水系钠离子电池、有机钠离子电池、固态钠离子电池。已经在储能领域规模化应用的钠电池体系主要包括两种，即基于固体电解质体系的高温钠硫电池和钠一金属氧化物电池体系，它们的负极活性物质均为金属钠，更准确地被称为钠电池，负极电解质/液客类纳离子电池能密度有机系钠有机系电解10002000中科通睛淘子电池过渡金属氧化物硬碳或可嵌钠质磷酸盐类纳离子电池材料能量密度Wh/kg中科海钢水系钠感PBAS及衍生物等子电池水系电解质锂离子电池高温钢电池理论值钠菌电池金属氟化材料液态的钠固态的BetaA1203陶瓷室遮纳缺电池钢流电池单质硫熔融的液态金电解质等属纳锂硫电池Na/FG复合电固态电解质钠氟电池钢空气用空气极、金属钠等等锂氧电池口钠离子电池未来发展不仅取决于技术的可实现性，还取决于相对锂电池的经济性及特定场景的适用性纳一电池正极材料的选择正极材料可选范围广泛，部分已实现商业化生产纳和时渡金金子的可说脱用最具发展前景尚处于起始阶段层状结构的氧化物子电材科有机化合物转化和合金正极材料√高比容量最高工作电压高空气中稳定性高成本更低亮点合成过程简单循环性能好制备工艺简单更小分子量理论容量很高稳定性差较大分子质量拉V循环稳定性较差√溶解一容量衰减循环中体积变化√循环性能差低比容量?能量密度较低倍率性能不佳过大一容量衰减层状氧化物能量密度较高：聚阴离子和普鲁士蓝类化合物能量密度较低，但功率密度高，适用于高功率输出设备需求应用前量待进一步观察口未来钠离子电池正极材料多元并存，满足不同场景对不同性能侧重点的需求纳高子电池负极材料的选择目前应用以碳材料为主，并研究探索转化和合金化负极、有机负极可行性。纳离子半轻大，无法嵌入石爵材料，可选用的材料有限，目前主要分为四类口碳基材料（软）硬碳等）一商业应用口转化和合金化负极一广泛关注√硬炭材料容量、振实密度、首次库伦效率较高→目因较高容量受到关注，这类研究主要集中在第IV主前商业化产品使用的几乎都是硬破族和第V主族元素中自前主要的工作集中于抑制循环过程中的容量衰减最大问题是脱嵌钠过程中体积变化巨大→活性物质以及提升首医库伦效率粉化→容量迅速衰减口过度金属氧化物一难满足需求口有机材料一有很大潜力但尚处于起步阶段?有稳固的无机骨架结构→超长循环寿命最大特点是成本低目结构多样拥有较高的分子质量，所以比容量一般偏低一难满存在很多问题，如首圈库伦效率较低、循环过程中足商业化需要极化、低电子电导、有机分子在电解质中溶解等硬碳可满足目前需求，未来可通过转化及合金负极进一步提高能量密度钠离子电池电解质的选择开发出的钠离子电池电解质/液丰富，包括水系、有机液态、固态三大类发展状况或前果成本低、安全性高、环境友好水分解电压限制工作窗口窄较少应用碳酸酯电解液离子电导率高、润慢性能好加工性能不好形成不良SE膜使用最广泛温度窗口宽、成本低循环性能较差、漏液燃烧问题有机类电解液SEI膜致密、库伦效率高易挥发、安全性能差倍率性能好电化学窗口窄受到关注液离子液体电解液挥发性低、不易燃成本高、粘度高近年重新被重视，其缺电化学窗口宽、易于设计与电极材料相容性差点可能限制大规模应用磷酸酷类阻燃电解液电导率高、成本低、合成简单粘度高、负极界面不稳定研究有限，有前途滑度范围电位窗口机械柔韧性界面接触经济性佳盾态电解后★★★**★★★★★★★★无机固态电解质中硫化电固态聚合物电解质★★*物固态电解质被认为是最具潜力的材料之一★★★★★★★★★★★口开发出高安全低成本高性能的钠离子电池电解质对商业化应用至关重要钠离子电池产品及性能目前三类主要正极材料均有应用，负极以硬碳为主，电解液以有机系为主Faradion钠创新能源中科海纳TiamarNatronEnergy所牌国家英国中国中国法国美国正极层状金属氧化物层状金属氧化物层状金属氧化物氧磷酸钒钠（有毒）普鲁士蓝类似物电池负极硬碳硬碳硬碳硬碳作正负极体系电解液有机电解液有机电解液有机电解液有机电解液水系电解液性能能最密度140Wh/kg120Wh/kg135Wh/kg140Wh/kg50Wh/L参数 循环寿命80%DOD.1000次1000次以上2000次以上1C,4000次1万次以上路线优势循环寿命长电解液安全性高与现有锂离子电池生产工艺兼容兼容现有生产工艺倍率性能优异路线短板成本优势不明显，有机体系存在安全风险体系能量密度较低能量密度低成本较高，安全隐惠生产工艺复杂根据已有产品物正极有能量度优势密度前提下循环寿命得到大娟改需，但成本也有提升产鲁士蓝类似物正极拥有卓越的寿命与优异的倍率性能但能值密度偏低口不同材料体系各有优缺，根据应用场景进行选择全球主要钠离子电池生产厂家产品性能对比图表123.全球主要钠离子电池生产厂家产品性能对比企业 国家电池体系性能参数路线优剪路线缺陷替鲁士白正极/硬碳负能量密度160Wh/kg：常温下充电15分钟电量可达安全性高、系统集成效率能量密度略低于当下铁宁德时代 中国极的新型电解液体系80%：-20℃下具有90%以上的放电保持率达到8