2021-08-31 丨 匿名 丨 阅读(1296)
其实,钠离子电池就是锂离子电池的换代版;80年代钠离子电池和锂离子电池其实是同期发展的,但是由于锂离子电池的性能实在是完爆钠离子电池,所以钠离子电池搁浅了。
传统的锂离子电池组用石墨无法运用在钠离子电池组上,钠离子半径0.102nm,锂离子半径0.076nm,石墨材质在开展多次钠离子脱嵌后会引起构造崩塌,造成无法再进行离子脱嵌,这就意味着电池组无法继续充放电。
虽然钠离子比锂离子重好几倍,但电池是由若干种物质构成的,除了锂、钠这些电解质离子以外,还有正极上的过渡金属化合物、负极上的硅碳锡等元素、电解液中的溶剂和阴离子(一般是六福磷酸根)等,除此之外还有隔膜、集流板、外壳,总共算下来锂元素的含量不会超过5%,即使全部替换成钠,整个电池的质量增加的比例也不会超过15%。
电池全重增加15%是什么概念?差不多在现有的锂离子电池架构下,把正极或负极材料改一改性,电池的质量就能下降15%。常理上讲,这15%的质量差不可能造成钠电无法产业化这么严重的后果。可见,用钠比锂重来解释钠电的产业化困境,是讲不通的。
至于钠电为什么难以产业化,我认为核心还是在于寿命短。
根据估算,用钠离子电池取而代之锂离子电池组,每千瓦时的电池组成本可以降低30%以上,但和锂电相比之下钠电寿命太短,在锂电寿命到头之前钠电要更换好几次,最后实际上还是钠电成本高。因此到目前为止,钠电很难产业化。
首先我并不认为钠电的寿命问题是个解决不了的问题,把材料打碎到纳米级再嵌到碳里应该可以大幅度改善其寿命,我认为从长期来看未来的钠离子电池寿命上万次问题不大;其次我认为钠离子节约的资源不仅仅是锂,还有钴(锂电正极一般是镍钴锰三元材料,但钠电用的是镍铁锰三元材料,不需要钴)、镍(锂电正极含镍量很高,但钠电但镍铁锰三元材料含镍量较低)和铜(锂电负极不能用铝做集流板,必须用铜,但钠电负极可以用铝做集流板),尤其是钴、镍两种金属在中国奇缺,因此开发钠离子电池对国家对能源安全也很重要。
如果把锂离子替换成钠离子,钠离子比锂多了8个电子,尺寸上就大了一个级别。不但迁移速度慢,而且不容易像锂那样塞进石墨里面。目前有用无定形碳作为钠离子电池的负极,但是整体来讲还是在研发阶段。
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