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解析钠离子电池:可与锂离子电池形成组合

导读: 钠离子电池最主要的特征就是利用Na+代替了价格昂贵的Li+,因此正极材料、负极材料和电解液等都要做相应的改变,适应Na离子电池。相比于锂元素,钠元素在地壳中的储藏量十分丰富,获得Na元素的方法也十分简单,因此相比于锂离子电池,钠离子电池在成本上将更加具有优势。

  锂离子电池现在可谓是风头正劲,集万千宠爱于一身,但是在这热闹之下,一场危机正在酝酿,锂离子电池的近亲--钠离子电池正在酝酿夺权。

  钠离子电池最主要的特征就是利用Na+代替了价格昂贵的Li+,因此正极材料、负极材料和电解液等都要做相应的改变,适应Na离子电池。相比于锂元素,钠元素在地壳中的储藏量十分丰富,获得Na元素的方法也十分简单,因此相比于锂离子电池,钠离子电池在成本上将更加具有优势。

  钠离子电池的概念起步并不晚,上个世纪80年代与锂离子电池几乎同时起步。然而到了90年代,由于Na离子电池能量密度要低于锂离子电池,因此渐渐淡出人们的视野。但是由于锂资源是一种相对稀缺的资源,因此面对节节攀升的碳酸锂价格,使得人们再次关注钠离子电池。

解析钠离子电池:可与锂离子电池形成组合

  目前钠离子电池最大的难点是寻找一款稳定的钠离子电池负极材料,传统的锂离子电池负极材料--石墨,能够与Li结合,形成LiC6结构的化合物,理论比容量为372mAh/g,但是石墨仅能储存十分有限的Na离子,这可能是由于Na会首先在石墨表面形成镀层,而不是与石墨形成化合物。

  为了改善石墨材料的性能,其中针对石墨材料的一个研究方向为开发高层间距石墨材料,例如将石墨的层间距提高到0.43nm,可以获得300mAh/g以上的可逆容量。

解析钠离子电池:可与锂离子电池形成组合

  硬碳也是一种可以储存Na离子的负极材料,由于硬碳材料结晶度较低,碳原子层的排布规则度较低,因此可以储存较多的Na离子,其容量可达到300mAh/g以上,但是循环性能较差,例如1维的纳米碳纤维循环600次以后容量仅为176mAh/g。

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