Фон

Літый-іённыя батарэі шырока выкарыстоўваюцца ў якасці акумулятарных батарэй з 1990-х гадоў дзякуючы іх высокай зварачальнай ёмістасці і стабільнасці цыкла. У сувязі са значным павышэннем цаны на літый і ростам попыту на літый і іншыя асноўныя кампаненты літый-іённых акумулятараў, усё большы дэфіцыт першапачатковай сыравіны для літыевых акумулятараў прымушае нас даследаваць новыя і больш танныя электрахімічныя сістэмы, заснаваныя на існуючых багатых элементах . Лепшым варыянтам з'яўляюцца недарагія іённа-натрыевыя батарэі. Натрый-іённы акумулятар быў амаль знойдзены разам з літый-іённым акумулятарам, але з-за яго вялікага радыусу іёнаў і нізкай ёмістасці людзі больш схільныя вывучаць літый-электрычнасць, і даследаванні натрыева-іённага акумулятара амаль спыніліся. З хуткім ростам электрамабіляў і індустрыі назапашвання энергіі ў апошнія гады іённа-натрыевы акумулятар, які быў прапанаваны адначасова з літый-іённым акумулятарам, зноў прывабіў людзей'увагу.

Літый, натрый і калій - гэта шчолачныя металы ў перыядычнай сістэме элементаў. Яны валодаюць падобнымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі і тэарэтычна могуць выкарыстоўвацца ў якасці другасных батарэйных матэрыялаў. Рэсурсы натрыю вельмі багатыя, шырока распаўсюджаны ў зямной кары і простыя ў здабычы. У якасці замены літыя натрыю надаецца ўсё больш увагі ў сферы акумулятараў. Акумулятарвытворцаsкараскаццазапусціць тэхналагічны маршрут іённа-натрыевага акумулятара.Кіруючыя меркаванні аб паскарэнні распрацоўкі новых назапашвальнікаў энергіі, План навукова-тэхнічных інавацый у энергетыцы на 14-ю пяцігодку, іПлан выканання развiцця новых энергазахоўванняў у 14-й пяцiгодцывыдадзены Нацыянальнай камісіяй па развіцці і рэформах і Нацыянальнай энергетычнай адміністрацыяй згадваецца аб распрацоўцы новага пакалення высокапрадукцыйных тэхналогій захоўвання энергіі, такіх як іённа-натрыевыя батарэі. Міністэрства прамысловасці і інфармацыйных тэхналогій (MIIT) таксама прасоўвала новыя акумулятары, такія як іённа-натрыевыя, у якасці баласта для развіцця новай энергетычнай галіны. Прамысловыя стандарты для іённа-натрыевых батарэй таксама знаходзяцца ў стадыі распрацоўкі. Чакаецца, што па меры павелічэння інвестыцый у прамысловасць, развіцця тэхналогіі і паступовага ўдасканалення прамысловай ланцужкі натрыева-іённы акумулятар з высокай эканамічнай прадукцыйнасцю зойме частку рынку літый-іённых акумулятараў.

Натрыева-іённы акумулятар супраць літый-іённага акумулятара

• Вугляродны адмоўны электрод іённа-натрыевага акумулятара мае меншы кошт і большую прастору для мадыфікацыі, чым у графітавага.
• Алюмініевую фальгу можна выкарыстоўваць у якасці токапрыёмніка для станоўчага і адмоўнага электрода натрыева-іённых батарэй. Літый-іённыя батарэі маюць нізкі адмоўны патэнцыял і павінны выкарыстоўваць медную фальгу, якая не падвяргаецца карозіі. З іншага боку, натрыева-іённыя акумулятары маюць высокі адмоўны патэнцыял, таму яны не зліваюцца з натрыем. Алюмініевая фальга мае меншую вагу і кошт, чым медная фальга.
• У электраліце ​​растваральнасць Na⁺ прыкладна на 30% ніжэй, чым у Li⁺. Хуткасць растварэння высокая, а супраціў перадачы зарада на мяжы электрод - электраліт малы, што забяспечвае лепшую дынаміку электрода. Такім чынам, хуткасць разраду зарада іёнаў натрыю высокая пры высокай і нізкай тэмпературы, а характарыстыкі пры нізкіх тэмпературах выдатныя, і яго можна хутка зарадзіць.
• Натрыева-іённыя батарэі маюць больш шырокі выбар матэрыялаў для станоўчых электродаў. Амаль усе элементы пераходных металаў у першым радку перыядычнай сістэмы могуць выкарыстоўвацца ў натрыева-іённых батарэях. Гэта звязана з вялікай розніцай у памерах Na⁺ (радыус 0,102 нм) і іёны пераходных металаў (радыус 0,05-0,07 нм), што спрыяе іх падзелу.
• Унутраны супраціў натрыева-іённага акумулятара вышэй, чым у літый-іённага акумулятара. У выпадку кароткага замыкання імгненнае цяпло меншае, павышэнне тэмпературы адбываецца павольней, а тэмпература цеплавога адводу вышэй, чым у літыевай батарэі, таму натрыева-іённая батарэя больш бяспечная.
• Вялікі радыус іёна натрыю можа прывесці да разрыву матэрыялу, калі ён выдаляецца з матэрыялу электрода, што ўплывае на агульную кінэтычную прадукцыйнасць батарэі і цэласнасць электрода.
• Натрый мае значна большы стандартны электродны патэнцыял (на 0,33 В вышэй, чым у літыя), што прыводзіць да меншай шчыльнасці энергіі і робіць яго цяжкім канкурыраваць з літый-іённымі батарэямі ў энергетычным сектары.

Апошні прагрэс даследаванняў

У апошнія гады даследаванні іённа-натрыевых акумулятараў уключаюць перадавыя бескобальтавыя катодныя матэрыялы для іённа-натрыевых акумулятараў, недарагі поліаніённы сульфат для станоўчага электрода іённа-натрыевых акумулятараў, злучэнні нана-пб, якія выкарыстоўваюцца ў станоўчым электродзе натрыю. -іённыя батарэі, фундаментальныя даследаванні арганічных анодных матэрыялаў для іённа-натрыевых батарэй для патэнцыйнага камерцыйнага прымянення, аксіды і сульфіды металаў на аснове волава, якія выкарыстоўваюцца ў якасці анодных матэрыялаў для іённа-натрыевых батарэй, нанаінжынерыя перадавых вугляродных матэрыялаў у іённа-натрыевых батарэях і прымяненне перадавой характарыстыкі in situ пры вывучэнні іённа-натрыевых батарэй. Увогуле, гэта ўсё яшчэ гарачая кропка даследаванняў для атрымання высокаэфектыўных матэрыялаў станоўчага і адмоўнага электродаў з пункту гледжання аптымізацыі сродкаў мадыфікацыі, удасканалення метадаў падрыхтоўкі і вывучэння механізму захоўвання натрыю для павышэння агульнай канкурэнтаздольнасці натрыева-іённых батарэй.