Lý lịch

Pin lithium-ion đã được sử dụng rộng rãi làm pin sạc từ những năm 1990 do khả năng đảo ngược cao và độ ổn định chu kỳ.Với sự gia tăng đáng kể của giá lithium và nhu cầu ngày càng tăng về lithium và các thành phần cơ bản khác của pin lithium-ion, sự thiếu hụt ngày càng tăng các nguyên liệu thô đầu nguồn cho pin lithium buộc chúng ta phải khám phá các hệ thống điện hóa mới và rẻ hơn dựa trên các nguyên tố dồi dào hiện có. .Pin natri-ion chi phí thấp hơn là lựa chọn tốt nhất.Pin natri-ion gần như được phát hiện cùng với pin lithium-ion, nhưng do bán kính ion lớn và dung lượng thấp nên người ta có xu hướng nghiên cứu điện lithium nhiều hơn, còn việc nghiên cứu về pin natri-ion gần như bị đình trệ.Với sự phát triển nhanh chóng của xe điện và ngành lưu trữ năng lượng trong những năm gần đây, pin natri-ion, được đề xuất cùng lúc với pin lithium-ion, một lần nữa thu hút mọi người.'sự chú ý của chúng tôi.

Liti, natri và kali đều là các kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.Về mặt lý thuyết, chúng có các tính chất vật lý và hóa học tương tự nhau và có thể được sử dụng làm vật liệu pin thứ cấp.Nguồn tài nguyên natri rất phong phú, phân bố rộng rãi trong vỏ Trái đất và dễ khai thác.Để thay thế lithium, natri ngày càng được chú ý nhiều hơn trong lĩnh vực pin.Cục pinnhà chế tạostranh giànhkhởi động lộ trình công nghệ pin natri-ion.Ý kiến ​​chỉ đạo về việc đẩy nhanh phát triển kho năng lượng mới, Kế hoạch đổi mới khoa học và công nghệ trong lĩnh vực năng lượng trong Giai đoạn kế hoạch 5 năm lần thứ 14, VàKế hoạch thực hiện phát triển lưu trữ năng lượng mới trong giai đoạn kế hoạch 5 năm lần thứ 14do Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia và Cơ quan Năng lượng Quốc gia ban hành đã đề cập đến việc phát triển một thế hệ công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu suất cao mới như pin natri-ion.Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin (MIIT) cũng đã thúc đẩy các loại pin mới, chẳng hạn như pin natri-ion, làm vật dằn cho sự phát triển của ngành năng lượng mới.Các tiêu chuẩn công nghiệp dành cho pin natri-ion cũng đang được xây dựng.Dự kiến, khi ngành tăng cường đầu tư, công nghệ trưởng thành và dây chuyền công nghiệp dần được cải thiện, pin natri-ion với hiệu suất chi phí cao dự kiến ​​sẽ chiếm một phần thị trường pin lithium-ion.

Pin natri-ion so với pin lithium-ion

• Điện cực âm cacbon của pin natri-ion có giá thành thấp hơn và không gian biến tính lớn hơn so với than chì.
• Lá nhôm có thể được sử dụng làm bộ thu dòng cho điện cực dương và âm của pin natri-ion.Pin lithium-ion có điện thế âm thấp và phải sử dụng lá đồng không bị ăn mòn.Mặt khác, pin natri-ion có điện thế âm cao nên chúng không tạo hợp kim với natri.Lá nhôm có trọng lượng và giá thành thấp hơn lá đồng.
• Trong chất điện phân, độ tan của Na⁺ thấp hơn khoảng 30% so với Li⁺.Tốc độ hòa tan cao và điện trở chuyển điện tích ở giao diện điện cực - chất điện phân nhỏ, mang lại động lực học điện cực tốt hơn.Do đó, tốc độ phóng điện của ion natri cao ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp, hiệu suất ở nhiệt độ thấp là tuyệt vời và có thể được sạc nhanh chóng.
• Pin natri-ion có nhiều lựa chọn hơn về vật liệu điện cực dương.Hầu như tất cả các nguyên tố kim loại chuyển tiếp ở hàng đầu tiên của bảng tuần hoàn đều có thể được sử dụng trong pin natri-ion.Điều này là do sự khác biệt lớn về kích thước giữa Na⁺ (bán kính 0,102nm) và các ion kim loại chuyển tiếp (bán kính 0,05-0,07nm), thuận lợi cho việc phân tách chúng.
• Điện trở trong của pin natri-ion cao hơn pin lithium-ion.Trong trường hợp ngắn mạch, nhiệt tức thời ít hơn, nhiệt độ tăng chậm hơn và nhiệt độ thoát nhiệt cao hơn pin lithium, do đó pin natri-ion sẽ an toàn hơn.
• Bán kính lớn của ion natri có thể dẫn đến vỡ vật liệu khi nó bị lấy ra khỏi vật liệu điện cực, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất động học tổng thể của pin và tính toàn vẹn của điện cực.
• Natri có thế điện cực tiêu chuẩn cao hơn nhiều (cao hơn lithium 0,33V), dẫn đến mật độ năng lượng thấp hơn và gây khó khăn cho việc cạnh tranh với pin lithium-ion trong ngành điện.

Tiến độ nghiên cứu mới nhất

Trong những năm gần đây, nghiên cứu về pin natri-ion bao gồm vật liệu catốt tiên tiến không chứa coban cho pin natri-ion, polyanionic sunfat giá rẻ cho điện cực dương của pin natri-ion, hợp chất nano-pb dùng trong điện cực dương của natri. pin -ion, nghiên cứu cơ bản về vật liệu cực dương hữu cơ cho pin natri-ion cho đến các ứng dụng thương mại tiềm năng, oxit kim loại gốc thiếc và sunfua được sử dụng làm vật liệu cực dương cho pin natri-ion, Kỹ thuật nano của vật liệu carbon tiên tiến trong pin natri-ion và ứng dụng về đặc tính tiên tiến tại chỗ trong nghiên cứu pin natri-ion.Nhìn chung, đây vẫn là điểm nóng nghiên cứu để thu được vật liệu điện cực dương và âm hiệu suất cao từ các khía cạnh tối ưu hóa phương tiện sửa đổi, cải tiến phương pháp điều chế và khám phá cơ chế lưu trữ natri để cải thiện khả năng cạnh tranh chung của pin natri-ion.