鈉離子電池課件

1、化學(xué)電源的后起之秀,鈉離子電池,目錄,1.便攜化學(xué)電源的現(xiàn)狀 2.幾種常用電池性能的比對 3.鈉離子電池研究背景及發(fā)展 4.總結(jié),便攜化學(xué)電源的現(xiàn)狀,常見便攜化學(xué)電源的的種類,等等。,便攜化學(xué)電源的現(xiàn)狀,等等。,幾種常用電池性能的比對,各種便攜電池性能的比較,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,鈉離子電池 VS 鋰離子電池,能量密度 循環(huán)次數(shù) 5000 電勢 成本（鋰電的1/3） 自放電 記憶效應(yīng) 儲量,能量密度 循環(huán)次數(shù) 600 電勢 成本 自放電 記憶效應(yīng) 儲量,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,雖然鋰電池性能優(yōu)異，但鋰的儲量并不豐富。 鈉是鋰的同族元素，具有與鋰相近的化學(xué)性質(zhì)。 鈉的價(jià)格相對低廉，且鈉的儲

2、量非常豐富。 鈉的還原電勢-2.712V，鋰的還原電勢-3.045V。 鈉的各項(xiàng)指標(biāo)與鋰都很相近，也決定的鈉電池研發(fā)的可能性。,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,鈉電池的工作原理 與鋰離子電池的工作原理類似，鈉離子電池同樣是一種嵌脫式電池，充電時(shí)鈉離子從陽極脫嵌進(jìn)入陰極，放電時(shí)鈉離子從陰極進(jìn)入陽極。外電路電子從負(fù)極進(jìn)入陽極鈉離子被還原成鈉。,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,鈉離子電池的研究重點(diǎn) 1.陽極材料、陰極材料及電解液的制備與選擇。 2.提高鈉離子電池的電動(dòng)勢。 3.降低成本。 4.更高的性能及壽命。 5.環(huán)境友好。,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,陽極材料、陰極材料及電解液的制備與選擇 由于鈉位于鋰的下一

3、個(gè)周期，所以鈉擁有比鋰更大的半徑，大于比鋰的半徑大70%，這就導(dǎo)致鈉離子在陰極與陽極之間進(jìn)行嵌入以及脫嵌要比鋰更難。所以電極需要具備的條件有。 1.良好的擴(kuò)散通道一遍鈉離子能夠快速轉(zhuǎn)移。 2.擁有較高的嵌鈉量，以獲得較高的電容量。 3.電極電位受嵌鈉量的影響要小。 4.良好的化學(xué)穩(wěn)定性，以保證循環(huán)壽命。,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,幾種已經(jīng)研發(fā)出的電極材料,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,陽極材料種類 1.氧化物型,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,2.聚陰離子型 磷酸鹽材料 氟磷酸鹽材料 鈉超離子導(dǎo)體材料,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,陰極材料 碳基陰極材料 鈦基陰極材料 鈉合金陰極材料,生長在不同Ti基體上的

4、TiO2,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,鈉離子電池的電解液 電解液的選擇應(yīng)該滿足以下條件：熱穩(wěn)定性能好，不易發(fā)生分解；溶液中的離子導(dǎo)電率高；有寬的電化學(xué)窗口等。 其分類有以下兩種 1.有機(jī)溶劑電解液 2.凝膠聚合物電解液,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,美國Aquion Energy公司生產(chǎn)的鈉離子電池 陰極：價(jià)格低廉的活性炭，具有很高的電容效應(yīng)。 陽極：Na0.44MnO2 電解液：Na2SO4，中性水溶液 隔膜：無紡布 成本：鋰離子電池的1/3 循環(huán)5000次電容量保持率為85%,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,中科院制造的鈉離子電池,理論能量密度達(dá)180wh/kg,鈉離子電池研究背景及發(fā)展,東京理科大學(xué)制造的鈉離子電池,總結(jié),鈉離子電池的發(fā)展前景 鈉離子電池比能量高，自放電小，循環(huán)壽命長，幾乎沒有記憶效應(yīng)，而且鈉離子電池