鈉離子電池與鋰離子電池哪個更好?
近日“鈉離子電池”(Sodium-ion battery)的消息再次進入我們的視野,在電池行業(yè)掀起又一波熱潮。有人說鈉電池是未來的希望,也有人說這是技術騙局。到底是怎么回事?鈉電池會取代現有的鋰離子和鋰聚合物電池嗎,鈉離子與鋰離子電池哪個更好呢,今天跟小編一起了解一下吧!
什么是鈉離子電池?
早在80年代,鈉離子電池的研究就已經開始。早期設計開發(fā)的電極材料,如MoS2、TiS2、NaxMO2等,電化學性能較差,發(fā)展十分緩慢。
鈉離子電池是一種二次電池(充電電池),主要依靠鈉離子在正負極之間的運動來工作,類似于鋰離子電池的工作原理。
剛才說了,鈉電池和鋰電池這兩年都沒有發(fā)現??梢哉f這兩種電池在1980年代同樣流行,但由于種種原因,鈉電池逐漸淡出。提高人們的視力。
在元素周期表中,鈉和鋰是同族中最接近的金屬元素,它們的化學性質非常相似。電池最外層使用的電子數量完全相同。鋰離子電池和鈉離子電池在充放電反應中的承載能力也是一致的。
為什么“鈉電池”從直銷中消失了?是因為技術不成熟嗎?
事實上,事實并非如此。鈉電池的技術原理早已成熟,當時形成了完整的體系。這兩種電池技術都使用金屬離子作為電荷載體。在這個轉移過程中,電荷攜帶著金屬離子,在正負極之間轉移,實現電池的充放電。從兩者的傳輸效率來看,由于充放電反應攜帶的電量相同,所以傳輸效率也相同。
鈉電池的優(yōu)點
鈉離子電池使用的電極材料主要是鈉鹽,比鋰資源豐富,價格也便宜。由于鈉離子比鋰離子大,當重量和能量密度要求不高時,鈉離子電池是一種經濟高效的替代品。與鋰離子電池相比,鈉離子電池具有以下優(yōu)點:
1、鈉鹽原料儲備豐富,價格低廉。與鋰離子電池三元正極材料相比,采用鐵錳鎳基正極材料,原材料成本降低一半;
2、由于鈉鹽的特性,允許使用低濃度電解液(同樣濃度的電解液,鈉鹽的電導率比鋰電解液高20%左右),降低成本;
3、鈉離子不與鋁形成合金,可采用鋁箔作為負極集流體,可進一步降低成本8%左右,重量減輕10%左右;
4、由于鈉離子電池沒有過放電特性,所以允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg,可與磷酸鐵鋰電池相媲美,但成本優(yōu)勢明顯,有望在大規(guī)模儲能中替代傳統鉛酸電池。
目前,新能源汽車的主要成本來源之一是電池。鈉離子電池的幾個優(yōu)點與成本有關??梢钥闯觯磥碛型档托履茉雌囌w成本,但其劣勢也非常明顯:能量密度低。
能量密度:鈉電池與鋰電池對比
就鈉離子和鋰離子的體積和質量而言,在相同重量下,鈉離子的體積是鋰離子的三倍以上,即鈉離子的直徑更大,能量密度遠低于鋰電池。
從我們在網上看到的數據來看,目前鈉離子電池的能量密度在80~100Wh/kg左右。2017年研制出150Wh/kg鈉離子電池。近期采用了各種空間壓縮方案,針對新能源汽車方案的鈉鋰電池串并聯混合設計,成功將電池能量密度拯救到160Wh/kg左右。老實說,它可以與磷酸相提并論。磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)具有可比性,有望在儲能領域取代鉛酸電池市場。
盡管如此,鋰離子電池可以比鈉離子電池具有更高的能量密度,并且更小、更輕。這就是鈉電池本質上不如鋰電池的地方。
鋰聚合物電池的優(yōu)點
1、能量密度:相比之下,格瑞普的鋰聚合物電池單次能量密度達到了268Wh/kg,其三元鋰電池(NMC811)達到了275Wh/kg。次數達到了500次的水平。
2、超快充電技術:在鈉電池的技術突破方面,在充電方面,鈉離子電池在常溫下僅需15分鐘即可充電至80%以上。以目前格瑞普的鋰電池技術,聚合物鋰電池也可以達到高達5C的超快充電水平,與鈉電池的充電時間不一樣,而高倍率磷酸鐵鋰電池則可以約 20 分鐘即可充滿電。超過80%根本不是問題。
3、形狀自由度:此外,軟包層壓工藝制成的聚合物鋰電池在重量、形狀和尺寸方面具有優(yōu)勢。例如,形狀可以制成各種形狀。它也被稱為“異形電池”。)”。
從目前的市場情況來看,鈉電池的實際應用遠不如鋰電池,而且由于市場導向,鈉電池落后于鋰電池,缺乏成熟的產業(yè)鏈。初始成本遠高于鋰電池。
結論:鈉離子電池與鋰離子電池哪個更好
對比這些優(yōu)點和缺點,鈉電池確實有著巨大的市場,而且隨著新能源汽車和儲能行業(yè)的普及,有望取代傳統的鉛酸電池市場。鈷、鎳、碳酸鋰價格不斷上漲。在不斷上漲的市場行情下,鈉鹽可以說是一大優(yōu)勢。但我們不能否定鋰電池的特點和優(yōu)勢。至少在未來30到50年,鋰電池可能仍然是無人機、智能穿戴、醫(yī)療和工業(yè)等行業(yè)的主流電池之一。
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