鈉離子電池是什么

鈉離子電池，是一種二次電池（充電電池），主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。2022年度化學(xue)領域十大新興技術之一 。新款18650鈉(na)離子(zi)電(dian)(dian)池，就借助了鈉(na)離子(zi)轉移（而不是鋰離子(zi)）來存儲和釋放電(dian)(dian)能。

鈉離子電池的工作原理

鈉(na)離子(zi)電(dian)(dian)池是一(yi)種依靠鈉(na)離子(zi)在正負極間移動來完成充(chong)放(fang)電(dian)(dian)工(gong)作的二次電(dian)(dian)池，與已被廣泛使用的鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池的工(gong)作原理與結構(gou)相(xiang)似。鈉(na)和鋰(li)屬(shu)同一(yi)主族元素，在電(dian)(dian)池工(gong)作中均表現出相(xiang)似的“搖椅式”電(dian)(dian)化學充(chong)放(fang)電(dian)(dian)行為。

鈉(na)離子電(dian)池在充電(dian)過程中，鈉(na)離子從陰極脫出并嵌入陽極，同時電(dian)子通(tong)過外部(bu)電(dian)路，嵌入陽極的(de)鈉(na)離子越(yue)(yue)(yue)多(duo)，充電(dian)容量(liang)越(yue)(yue)(yue)高；放電(dian)時，發(fa)生相反的(de)過程，回(hui)到正極的(de)鈉(na)離子越(yue)(yue)(yue)多(duo)，放電(dian)容量(liang)越(yue)(yue)(yue)高。

鈉離子電池的組成

1、正極材料

正極材料是鈉離子電池中的重要組成部分，它負責儲存和釋放鈉離子。目前常用的正極材料有鈉離子插層材料、鈉離子合金材料和鈉離子多價材料。鈉離子插層材料是指可以插入和脫出鈉離子的材料，如鈉離子插層氧化物和鈉離子插層磷酸鹽(yan)。鈉離(li)子(zi)合(he)金(jin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)是指可(ke)以(yi)與鈉形(xing)成合(he)金(jin)的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，如鈉金(jin)屬和(he)鈉合(he)金(jin)。鈉離(li)子(zi)多價材(cai)(cai)(cai)料(liao)是指可(ke)以(yi)通過氧(yang)化還原反(fan)應實現鈉離(li)子(zi)的(de)多價變化的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，如鈉離(li)子(zi)多價過渡金(jin)屬氧(yang)化物。這些正極材(cai)(cai)(cai)料(liao)具有較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)容量(liang)和(he)較(jiao)(jiao)好的(de)循環(huan)性能，是鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)重(zhong)要組(zu)成部分。

2、負極材料

負(fu)(fu)極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)是鈉(na)(na)(na)離子電(dian)(dian)池中的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)個重要組成(cheng)部分(fen)，它負(fu)(fu)責(ze)存儲和釋放鈉(na)(na)(na)離子的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)。目前(qian)常用(yong)的(de)(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)有碳材(cai)(cai)料(liao)、金屬鈉(na)(na)(na)和鈉(na)(na)(na)合(he)金。碳材(cai)(cai)料(liao)是一(yi)種(zhong)優良的(de)(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)，具有較高(gao)的(de)(de)(de)鈉(na)(na)(na)離子嵌(qian)入和脫出(chu)能力。金屬鈉(na)(na)(na)是一(yi)種(zhong)常用(yong)的(de)(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)，具有較高(gao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)導率和較好(hao)的(de)(de)(de)循(xun)環性能。鈉(na)(na)(na)合(he)金是一(yi)種(zhong)新型的(de)(de)(de)負(fu)(fu)極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)，可(ke)以提(ti)高(gao)鈉(na)(na)(na)離子電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)能量(liang)密(mi)度和循(xun)環壽命。

3、電解質

電解(jie)(jie)(jie)質是鈉(na)(na)離(li)子(zi)(zi)電池中起到傳遞離(li)子(zi)(zi)的作(zuo)用的重要組成部分。目前(qian)常(chang)用的電解(jie)(jie)(jie)質有(you)有(you)機(ji)(ji)(ji)電解(jie)(jie)(jie)質和(he)無機(ji)(ji)(ji)電解(jie)(jie)(jie)質。有(you)機(ji)(ji)(ji)電解(jie)(jie)(jie)質是指由(you)有(you)機(ji)(ji)(ji)溶(rong)劑(ji)(ji)和(he)鈉(na)(na)鹽組成的電解(jie)(jie)(jie)質，具有(you)較(jiao)(jiao)高的離(li)子(zi)(zi)傳導性(xing)(xing)能和(he)較(jiao)(jiao)好的穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)。無機(ji)(ji)(ji)電解(jie)(jie)(jie)質是指由(you)無機(ji)(ji)(ji)鹽和(he)溶(rong)劑(ji)(ji)組成的電解(jie)(jie)(jie)質，具有(you)較(jiao)(jiao)高的離(li)子(zi)(zi)傳導性(xing)(xing)能和(he)較(jiao)(jiao)好的熱穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)。電解(jie)(jie)(jie)質的選(xuan)擇對鈉(na)(na)離(li)子(zi)(zi)電池的性(xing)(xing)能和(he)安(an)全(quan)性(xing)(xing)有(you)著重要影響(xiang)。

4、隔膜

隔膜是鈉離子電池中(zhong)的(de)(de)另一個重要(yao)組成部分，它(ta)起到(dao)隔(ge)(ge)(ge)離正極和(he)負極的(de)(de)作用，防止鈉(na)離子(zi)和(he)電子(zi)的(de)(de)直接接觸。目前(qian)常(chang)用的(de)(de)隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)有(you)聚(ju)合物隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)和(he)陶(tao)瓷隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)。聚(ju)合物隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)具有(you)較高的(de)(de)離子(zi)傳(chuan)導(dao)性(xing)能和(he)較好的(de)(de)機(ji)械性(xing)能，但(dan)在高溫下(xia)容易(yi)失效。陶(tao)瓷隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)具有(you)較高的(de)(de)熱穩定(ding)性(xing)和(he)較好的(de)(de)機(ji)械性(xing)能，但(dan)離子(zi)傳(chuan)導(dao)性(xing)能較差。隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)的(de)(de)選擇(ze)對鈉(na)離子(zi)電池的(de)(de)循(xun)環壽命(ming)和(he)安(an)全性(xing)有(you)著重要(yao)影響(xiang)。