Arka plan

Lityum-iyon piller, yüksek tersinir kapasiteleri ve çevrim kararlılıkları nedeniyle 1990'lı yıllardan beri şarj edilebilir piller olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Lityum fiyatındaki önemli artış ve lityum ile lityum iyon pillerin diğer temel bileşenlerine olan talebin artmasıyla birlikte, lityum piller için artan ham madde kıtlığı, bizi mevcut bol elementlere dayanan yeni ve daha ucuz elektrokimyasal sistemleri keşfetmeye zorluyor. . Daha düşük maliyetli sodyum iyon piller en iyi seçenektir. Sodyum-iyon pil neredeyse lityum-iyon pil ile birlikte keşfedildi, ancak büyük iyon yarıçapı ve düşük kapasitesi nedeniyle insanlar lityum elektriği üzerine çalışmaya daha yatkın oldu ve sodyum-iyon pil üzerine yapılan araştırmalar neredeyse durdu. Elektrikli araçların ve enerji depolama sektörünün son yıllarda hızla büyümesiyle birlikte, lityum iyon pil ile aynı zamanda önerilen sodyum iyon pil, yine insanların ilgisini çekti.'dikkat.

Lityum, sodyum ve potasyum elementlerin periyodik tablosundaki alkali metallerdir. Benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptirler ve teorik olarak ikincil pil malzemesi olarak kullanılabilirler. Sodyum kaynakları çok zengindir, yerkabuğunda yaygın olarak bulunur ve çıkarılması kolaydır. Lityumun yerine geçen sodyuma pil alanında giderek daha fazla önem veriliyor. Pilüreticiskapışmaksodyum iyon pilin teknoloji rotasını başlatmak için.Yeni Enerji Depolamanın Geliştirilmesinin Hızlandırılmasına Yönelik Yol Gösterici Görüşler, 14. Beş Yıllık Plan Döneminde Enerji Alanında Bilimsel ve Teknolojik Yenilik Planı, Ve14. Beş Yıllık Plan Döneminde Yeni Enerji Depolama Geliştirilmesine İlişkin Uygulama PlanıUlusal Kalkınma ve Reform Komisyonu ve Ulusal Enerji İdaresi tarafından yayınlanan, sodyum iyon piller gibi yeni nesil yüksek performanslı enerji depolama teknolojilerinin geliştirilmesinden bahsedildi. Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı (MIIT), yeni enerji endüstrisinin gelişimi için balast olarak sodyum iyon piller gibi yeni pilleri de teşvik etti. Sodyum iyon pillere yönelik endüstri standartları da üzerinde çalışılıyor. Sektör yatırımları artırdıkça, teknoloji olgunlaştıkça ve endüstriyel zincir yavaş yavaş geliştikçe, yüksek maliyet performansına sahip sodyum iyon pillerin lityum iyon pil pazarının bir bölümünü işgal etmesi bekleniyor.

Sodyum iyon pil ile lityum iyon pil karşılaştırması

• Sodyum iyon pilin karbon negatif elektrotu, grafit pilinkinden daha düşük maliyete ve daha geniş modifikasyon alanına sahiptir.
• Alüminyum folyo, sodyum iyon pillerin pozitif ve negatif elektrotları için akım toplayıcı olarak kullanılabilir. Lityum iyon pillerin negatif potansiyeli düşüktür ve korozyona uğramamış bakır folyo kullanılması gerekir. Sodyum iyon piller ise yüksek negatif potansiyele sahip olduğundan sodyumla alaşım oluşturmazlar. Alüminyum folyonun ağırlığı ve maliyeti bakır folyoya göre daha düşüktür.
• Elektrolitte Na'nın çözünürlüğü⁺ Li'ninkinden yaklaşık %30 daha düşük⁺. Çözünme hızı yüksektir ve elektrot-elektrolit arayüzündeki yük transfer direnci küçüktür, bu da daha iyi elektrot dinamiği sağlar. Bu nedenle, sodyum iyon yükünün deşarj hızı yüksek sıcaklıkta ve düşük sıcaklıkta yüksektir ve düşük sıcaklık performansı mükemmeldir ve hızlı bir şekilde şarj edilebilir.
• Sodyum iyon piller daha geniş bir pozitif elektrot malzemesi seçeneğine sahiptir. Periyodik tablonun ilk satırında yer alan geçiş metali elementlerinin neredeyse tamamı sodyum iyon pillerinde kullanılabilir. Bunun nedeni Na arasındaki büyük boyut farkından kaynaklanmaktadır.⁺ (yarıçap 0,102nm) ve geçiş metali iyonları (yarıçap 0,05-0,07nm), bu da bunların ayrılmasına yardımcı olur.
• Sodyum iyon pilin iç direnci, lityum iyon pilinkinden daha yüksektir. Kısa devre durumunda anlık ısı daha azdır, sıcaklık artışı daha yavaştır ve termal kaçış sıcaklığı lityum pilden daha yüksektir, bu nedenle sodyum iyon pil daha güvenlidir.
• Sodyum iyonunun geniş yarıçapı, elektrot malzemesinden çıkarıldığında malzemenin kopmasına yol açabilir, böylece pilin genel kinetik performansını ve elektrotun bütünlüğünü etkileyebilir.
• Sodyumun çok daha yüksek bir standart elektrot potansiyeli vardır (lityumdan 0,33V daha yüksek), bu da daha düşük enerji yoğunluğuna neden olur ve enerji sektöründe lityum iyon pillerle rekabet etmeyi zorlaştırır.

En son araştırma ilerlemesi

Son yıllarda sodyum iyon piller üzerine yapılan araştırmalar arasında, sodyum iyon piller için gelişmiş kobalt içermeyen katot malzemesi, sodyum iyon pillerin pozitif elektrotu için düşük maliyetli polianyonik sülfat, sodyumun pozitif elektrotunda kullanılan nano-pb bileşikleri yer alıyor. -iyon piller, potansiyel ticari uygulamalara yönelik sodyum-iyon piller için organik anot malzemeleri üzerine temel araştırmalar, sodyum-iyon piller için anot malzemesi olarak kullanılan kalay bazlı metal oksitler ve sülfitler, sodyum-iyon pillerde ileri karbon malzemelerin nanomühendisliği ve uygulaması Sodyum iyon pillerin incelenmesinde gelişmiş yerinde karakterizasyonun kullanılması. Genel olarak, modifikasyon araçlarının optimize edilmesi, hazırlama yöntemlerinin geliştirilmesi ve sodyum iyon pillerin genel rekabet gücünü artırmak için sodyum depolama mekanizmasının araştırılması açılarından yüksek performanslı pozitif ve negatif elektrot malzemeleri elde etmek hala bir araştırma noktasıdır.