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鈉離子電池優(yōu)缺點是什么 鈉離子電池和鋰離子電池的區(qū)別

本原創(chuàng)文章由 MAIGOO文章編輯員829號 上傳提供 2024-01-15 評論 發(fā)布 糾錯/刪除 版權聲明 0

鈉離子電池是一種二次電池,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。但相比于傳統的鋰離子電池,鈉離子電池具有更高的安全性和更低的成本。因此,鈉離子電池被廣泛認為是未來電池領域的一種重要發(fā)展方向。不過相信很多朋友對其都不太了解,那么下面就一起來看看鈉離子電池優(yōu)缺點是什么以及鈉離子電池工藝等相關知識吧!

鈉離子電池是什么

  • 鈉離子電池以鈉離子為電荷載體的電池,是一種依靠鈉離子在正負極間移動來完成充放電工作的二次電池,與已被廣泛使用的鋰離子電池的工作原理與結構相似。買購網小編了解到鈉離子電池還是2022年度化學領域十大新興技術之一。新款18650鈉離子電池,就借助了鈉離子轉移來存儲和釋放電能。

鈉離子電池的優(yōu)缺點
優(yōu)點
資源豐富
鈉是一種地球上常見且豐富的元素,這使得鈉離子電池的原材料價格相對較低,從而降低了電池的生產成本。
成本較低
相比于鋰電池,鈉離子電池的材料更容易獲取,因此在一定程度上降低了其制造成本。
安全性高
鈉離子電池表現出良好的安全性,不易在液體極化中自燃。
小的自放電率
鈉離子電池具有小的自放電率,這意味著鈉離子電池儲存的能量更加持久。
缺點
能量密度一般
相較于其他類型的電池,如磷酸鐵鋰電池和三元電池,鈉離子電池的能量密度一般。
電壓一般
普通狀態(tài)的鈉離子電池具有較低的電壓,不適合應用于需要高壓的應用場景。
電極材料的不穩(wěn)定性
鈉離子電池使用的某些材料的穩(wěn)定性不佳,可能導致電池在實際使用中的性能下降。
鈉離子電池的工作原理
  • 充電原理
    鈉和鋰屬同一主族元素,在電池工作中均表現出相似的“搖椅式”電化學充放電行為,因此鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池的工作原理相似。
  • 鈉離子充電過程
    鈉離子電池在充電過程中,鈉離子從陰極脫出并嵌入陽極,同時電子通過外部電路,嵌入陽極的鈉離子越多,充電容量越高。
  • 鈉離子放電過程
    放電時,發(fā)生與鈉離子充電相反的過程,回到正極的鈉離子越多,放電容量越高。
  • 充放電總過程
    也就是說,在充放電過程中,Na+在兩個電極之間往返嵌入和脫出:充電時,Na+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極;放電時則相反。
鈉離子電池工藝
鈉離子電池的主要原材料
  • 鈉鹽是鈉離子電池的重要原材料,常用的鈉鹽有以下幾種:
氯化鈉(NaC1)
氯化鈉是一種常見的鈉鹽,它是主要的原料之一。氯化鈉可以通過礦石(如巖鹽礦石)的提取或海水的蒸發(fā)結晶來獲得。
硫酸鈉(Na2SO4)
硫酸鈉也是鈉離子電池中使用的一種鈉鹽。它通常通過從天然資源中提?。ㄈ琨}湖、礦石)或化學合成的方法獲得。
碳酸鈉(Na2CO3)
碳酸鈉是一種重要的化學品,也可以用作鈉離子電池的鈉鹽原材料 之一。碳酸鈉可以通過氯化鈉與二氧化碳反應得到。
鈉離子電池如何制作
材料準備
材料準備主要包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜和電池外殼等。其中,正極材料和負極材料的性能差異決定了電池的能量密度和充放電效率;電解液是電池中傳輸鈉離子的介質;隔膜則是用來分隔正負極,防止短路現象的發(fā)生;電池外殼是保護電池結構和密封的關鍵部件。
正負極制備
正極的制備通常采用層狀氧化物、普魯士藍類化合物等材料,通過控制合成條件和摻雜改性等手段來提高其電化學性能。負極的制備則通常采用碳材料、合金材料等,通過控制孔徑和比表面積等來提高其電化學性能。
電極制備
制備電極是將正負極材料涂布在金屬箔上,然后進行干燥和碾壓的過程。在這個過程中,需要控制涂布的厚度和均勻度,以確保電極的一致性和穩(wěn)定性。同時,還需要對電極進行質量檢測,以確保其符合設計要求。
裝配電池
在裝配電池之前,需要將電解液注入電池殼中。然后,將正負極分別放置在電解液的兩側,通過焊接等方式將它們與電池外殼連接起來。最后,進行密封和注液操作,完成電池的裝配。
電池測試
在完成裝配后,ma_igoo小編建議對電池進行測試,以確保其性能符合設計要求。測試項目包括電壓測試、充放電測試、循環(huán)壽命測試等。如果發(fā)現有不符合設計要求的電池,需要進行相應的調整和優(yōu)化。
鈉離子電池適用領域

  • 儲能領域
    隨著新能源的不斷發(fā)展,儲能技術日益成為能源產業(yè)的熱點。鈉離子電池具有能量密度較高、低成本等特點,可以在儲能領域發(fā)揮重要作用,如用于儲存太陽能、風能等。
  • 電動汽車領域
    雖然鈉離子電池的能量密度比鋰離子電池稍微低一些,但成本相對更低,還具有較快的充電速度和長壽命等優(yōu)勢。因此,鈉離子電池可以作為新能源汽車的動力源,也可以作為混合動力汽車和純電動汽車中的儲能系統。
  • 航空航天領域
    鈉離子電池相比鋰離子電池具有更高的離子傳輸速率,更高的高溫穩(wěn)定性,因此可以在衛(wèi)星通訊、無人機等領域應用。
  • 其他領域
    鈉離子電池還可以在智能家居、智能手機、筆記本電腦等消費電子產品中應用,以及電網應急備用電源等應用方案。
鈉離子電池使用和保養(yǎng)
如何充電
  • 鈉離子電池需要使用離子電池充電器充電。鈉離子電池與鋰離子電池不同,其電壓較低,充電時需要較低的電壓和較大的電流。因此,在充電鈉離子電池時,需要使用專門的鈉離子電池充電器。請注意,具體的充電方式可能會因不同的電池型號而有所不同,建議遵循制造商提供的充電指南進行充電。

使用壽命
  • 鈉離子電池的使用壽命受多種因素影響,包括電池的材料、設計和工作條件等。一般來講,鈉離子電池的有著2000—3000次左右的循環(huán)次數。有研究表明,鈉離子電池的使用壽命可能能達到鉛酸電池的3—5倍,即6—10年。然而,也有一些數據指出,鈉離子電池在高電流或快速充放電條件下可能會更快地損耗。因此,鈉離子電池具體的壽命還是要以實際使用為主,鈉離子電池也在不斷發(fā)展,或許未來其壽命會進一步提升。

怎么保養(yǎng)
在使用時將鈉離子電池電池孔溫度控制在適宜的范圍內,避免電池在使用過程中溫度過高或過低,影響電池的性能。
Mai_goo編輯提醒,在使用鈉離子電池前,仔細閱讀說明書,并按照正確的方式操作。
避免過度放電或過度充電,否則可能會導致鈉離子電池電池損壞。
避免對鈉離子電池進行強烈的機械沖擊或振動,以免影響其性能。
常見電池哪種好
鈉電池
優(yōu)點
鈉資源豐富,因此鈉電池制作成本較低;具有練好的安全性高以及良好的耐熱性;自放電率小,儲能久。
缺點
鈉電池能量密度一般;電壓一般,不適用于高壓領域;內阻較高,充放電時電能損耗增加。
價格
根據不同的型號和規(guī)格,鈉電池的價格可能在幾十元至數千元之間,跨度較大。其中,鈉離子電池的價格相對較高,而鈉硫電池和鈉氯化電池的價格相對較低。
壽命
鈉電池具有2000—3000次左右的循環(huán)次數,鋰電池的使用壽命一般可達6—10年。
安全性
離子電池的安全性較高,因為鈉離子電池的內阻較高,短路時發(fā)熱量少、溫升較低,不易出現熱失控。
環(huán)保性
一般來講,鈉離子電池無毒無害,較于其他電池類型,鈉離子電池在生產、使用和報廢過程中,對環(huán)境的負面影響更小。
優(yōu)點
具有較高的能量密度,可以儲存更多的能量;具有較長的使用壽命,可重復充放電多次;鋰電池具有無記憶效應,可以隨時充放電。
缺點
存在一定安全風險,使用不當可能自燃;高溫及低溫環(huán)境下,電池性能明顯下降;資源有限,成本較高。
價格
在市場上,一些小型鋰離子電池的價格在幾十元至幾百元不等,而一些大型鋰離子電池的價格則可能達到數千元甚至上萬元。
壽命
鋰電池的循環(huán)壽命在2000次以上。一般情況下,鋰電池可使用10年左右的時間。
安全性
鋰電池的安全性一般,一般情況下還是相對安全的,但當鋰離子電池出現安全問題時就會為表現為燃燒甚至是爆炸。
環(huán)保性
鋰電池是環(huán)保的,不論是生產、使用還是報廢,都不含有、也不出現任何鉛、汞、鎘等有毒有害的重金屬元素和物質。
優(yōu)點
鉛酸電池制作工藝簡單,成本較低,價格便宜;鉛酸電池使用簡便,無需特殊維護;可維護、可回收,故障不用直接報廢。
缺點
鉛酸電池重量較大,給搬運和安裝帶來一定困難;鉛酸電池的壽命較短;鉛酸電池的化學反應速度較慢,充電速度也相對較慢。
價格
鉛酸電池是價格較低的一種電池,小型的鉛酸電池的價格從幾十元到幾百元不等,大型的鉛酸電池則需要上千元。
壽命
鉛酸電池平均只有300次到500次充放電次數,壽命通常在1—3年之間。
安全性
鉛酸電池的安全性能是比較高的,原因是鉛酸電池所使用的材料是比較穩(wěn)定的,一般來說不容易發(fā)生自燃乃至發(fā)生爆炸。
環(huán)保性
鉛酸電池不含有害物質,如汞、鎘等,對環(huán)境友好,因此具有良好的環(huán)保性。
優(yōu)點
石墨烯電池的能量密度高,可以存儲更多的能量;具備出色的導電性能,可以實現更快的充電速度。
缺點
石墨烯電池的制備成本較高,價格較高,應用范圍較??;石墨烯的生產和制備技術難度較大,目前還缺乏完善的產業(yè)鏈支持。
價格
石墨烯電池的價格在電池中比較貴,一些小型石墨烯電池的價格在幾百元至數千元不等,而一些大型石墨烯電池的價格則可能達到上萬元。
壽命
石墨烯電池的真實壽命可以達到7年左右,充放電循環(huán)次數可達1000次以上。
安全性
根據目前有限的研究來看,石墨烯電池的安全性比傳統電池更高,但在快速充電和過充電的時候也有可能發(fā)生熱失控、爆炸等安全問題。
環(huán)保性
石墨烯是一種碳元素,化學性質穩(wěn)定,對環(huán)境的影響很小。因此,石墨烯電池對環(huán)境的影響也很小,是一種非常環(huán)保的電池技術。
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