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年度化學領域十大新(xin)興技術之一(yi) 。新(xin)款(kuan)18650鈉離(li)子(zi)電池(chi)，就借助了鈉離(li)子(zi)轉(zhuan)移(yi)（而不是(shi)鋰離(li)子(zi)）來存儲和釋(shi)放電能(neng)。

鈉離子電池的工作原理

鈉離(li)(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)是一種依(yi)靠鈉離(li)(li)子(zi)在正負極間移動(dong)來完(wan)成充放電(dian)(dian)工(gong)作的(de)二次電(dian)(dian)池(chi)(chi)，與已(yi)被(bei)廣(guang)泛(fan)使用(yong)的(de)鋰離(li)(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)工(gong)作原(yuan)理(li)與結(jie)構相(xiang)似。鈉和鋰屬同一主族(zu)元(yuan)素(su)，在電(dian)(dian)池(chi)(chi)工(gong)作中均(jun)表現出相(xiang)似的(de)“搖椅式”電(dian)(dian)化學充放電(dian)(dian)行為。

鈉(na)(na)(na)離(li)子電(dian)(dian)(dian)池在充(chong)電(dian)(dian)(dian)過程中，鈉(na)(na)(na)離(li)子從陰極脫出并嵌入(ru)(ru)陽極，同時電(dian)(dian)(dian)子通過外部(bu)電(dian)(dian)(dian)路(lu)，嵌入(ru)(ru)陽極的(de)鈉(na)(na)(na)離(li)子越(yue)多，充(chong)電(dian)(dian)(dian)容量(liang)越(yue)高；放電(dian)(dian)(dian)時，發生相反的(de)過程，回(hui)到(dao)正極的(de)鈉(na)(na)(na)離(li)子越(yue)多，放電(dian)(dian)(dian)容量(liang)越(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。鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)合(he)(he)金(jin)材(cai)料是(shi)指(zhi)可(ke)以與鈉(na)(na)形(xing)成合(he)(he)金(jin)的(de)材(cai)料，如(ru)鈉(na)(na)金(jin)屬和鈉(na)(na)合(he)(he)金(jin)。鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)多(duo)價(jia)材(cai)料是(shi)指(zhi)可(ke)以通過氧(yang)化(hua)還原反(fan)應實現鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)多(duo)價(jia)變化(hua)的(de)材(cai)料，如(ru)鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)多(duo)價(jia)過渡金(jin)屬氧(yang)化(hua)物。這些正極材(cai)料具有較高(gao)的(de)容量和較好(hao)的(de)循(xun)環(huan)性能，是(shi)鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)電池的(de)重要組成部分。

2、負極材料

負極材(cai)料(liao)(liao)是(shi)(shi)鈉(na)(na)(na)離子(zi)電(dian)池(chi)中的(de)(de)(de)另(ling)一個重要(yao)組成(cheng)部分，它負責存儲(chu)和(he)釋放鈉(na)(na)(na)離子(zi)的(de)(de)(de)電(dian)極。目前常(chang)用的(de)(de)(de)負極材(cai)料(liao)(liao)有碳材(cai)料(liao)(liao)、金(jin)屬鈉(na)(na)(na)和(he)鈉(na)(na)(na)合金(jin)。碳材(cai)料(liao)(liao)是(shi)(shi)一種(zhong)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)負極材(cai)料(liao)(liao)，具有較(jiao)高的(de)(de)(de)鈉(na)(na)(na)離子(zi)嵌入和(he)脫出能(neng)力。金(jin)屬鈉(na)(na)(na)是(shi)(shi)一種(zhong)常(chang)用的(de)(de)(de)負極材(cai)料(liao)(liao)，具有較(jiao)高的(de)(de)(de)電(dian)導率和(he)較(jiao)好的(de)(de)(de)循環性能(neng)。鈉(na)(na)(na)合金(jin)是(shi)(shi)一種(zhong)新型的(de)(de)(de)負極材(cai)料(liao)(liao)，可以(yi)提高鈉(na)(na)(na)離子(zi)電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)能(neng)量密度(du)和(he)循環壽命。

3、電解質

電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)是(shi)鈉(na)(na)(na)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)中(zhong)起到傳(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)離子的(de)(de)作(zuo)用的(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)組成部分。目(mu)前常用的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)有有機(ji)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)和(he)(he)無機(ji)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)。有機(ji)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)是(shi)指由有機(ji)溶(rong)劑和(he)(he)鈉(na)(na)(na)鹽組成的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)，具(ju)有較高的(de)(de)離子傳(chuan)(chuan)(chuan)導性(xing)能和(he)(he)較好的(de)(de)穩定性(xing)。無機(ji)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)是(shi)指由無機(ji)鹽和(he)(he)溶(rong)劑組成的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)，具(ju)有較高的(de)(de)離子傳(chuan)(chuan)(chuan)導性(xing)能和(he)(he)較好的(de)(de)熱穩定性(xing)。電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)的(de)(de)選擇(ze)對鈉(na)(na)(na)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)性(xing)能和(he)(he)安全性(xing)有著重(zhong)要(yao)(yao)影響。

4、隔膜

隔膜是鈉離子電池中的(de)另一個重要(yao)組成部分，它(ta)起到隔(ge)(ge)離(li)(li)正極(ji)和負極(ji)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)，防(fang)止鈉離(li)(li)子(zi)(zi)和電(dian)子(zi)(zi)的(de)直接接觸。目前常用(yong)(yong)的(de)隔(ge)(ge)膜有聚合物隔(ge)(ge)膜和陶瓷隔(ge)(ge)膜。聚合物隔(ge)(ge)膜具有較(jiao)高(gao)的(de)離(li)(li)子(zi)(zi)傳導(dao)(dao)性能和較(jiao)好的(de)機械(xie)性能，但在高(gao)溫(wen)下(xia)容易失效(xiao)。陶瓷隔(ge)(ge)膜具有較(jiao)高(gao)的(de)熱穩定性和較(jiao)好的(de)機械(xie)性能，但離(li)(li)子(zi)(zi)傳導(dao)(dao)性能較(jiao)差(cha)。隔(ge)(ge)膜的(de)選擇對鈉離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)池的(de)循(xun)環(huan)壽命(ming)和安全性有著重要(yao)影(ying)響。