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鈉離子電池優(yōu)缺點(diǎn)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(hào) 上傳提供 2024-01-15 評(píng)論 發(fā)布 糾錯(cuò)/刪除 版權(quán)聲明 0
導(dǎo)
語

鈉離子電池是一種二次電池，主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作，與鋰離子電池工作原理相似。但相比于傳統(tǒng)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(rèn)為是未來電池領(lǐng)域的一種重要發(fā)展方向。不過相信很多朋友對(duì)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(diǎn)是什么以及鈉離子電池工藝等相關(guān)知識(shí)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(fù)極間移動(dòng)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(jié)構(gòu)相似。買購網(wǎng)小編了解到鈉離子電池還是2022年度化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)之一。新款18650鈉離子電池，就借助了鈉離子轉(zhuǎn)移來存儲(chǔ)和釋放電能。

鈉離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
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(jià)格相對(duì)較低，從而降低了電池的生產(chǎn)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(xiàn)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(chǔ)存的能量更加持久。
缺點(diǎn)
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(yīng)用于需要高壓的應(yīng)用場(chǎng)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(dǎo)致電池在實(shí)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(xiàn)出相似的“搖椅式”電化學(xué)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(shí)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(shí)，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(gè)電極之間往返嵌入和脫出：充電時(shí)，Na+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極；放電時(shí)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(jié)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(xué)合成的方法獲得。
碳酸鈉（Na2CO3）
碳酸鈉是一種重要的化學(xué)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(yīng)得到。
鈉離子電池如何制作
材料準(zhǔn)備
材料準(zhǔn)備主要包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和電池外殼等。其中，正極材料和負(fù)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(zhì)；隔膜則是用來分隔正負(fù)極，防止短路現(xiàn)象的發(fā)生；電池外殼是保護(hù)電池結(jié)構(gòu)和密封的關(guān)鍵部件。
正負(fù)極制備
正極的制備通常采用層狀氧化物、普魯士藍(lán)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(xué)性能。負(fù)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(xué)性能。
電極制備
制備電極是將正負(fù)極材料涂布在金屬箔上，然后進(jìn)行干燥和碾壓的過程。在這個(gè)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(shí)，還需要對(duì)電極進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以確保其符合設(shè)計(jì)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(fù)極分別放置在電解液的兩側(cè)，通過焊接等方式將它們與電池外殼連接起來。最后，進(jìn)行密封和注液操作，完成電池的裝配。
電池測(cè)試
在完成裝配后，ma_igoo小編建議對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試，以確保其性能符合設(shè)計(jì)要求。測(cè)試項(xiàng)目包括電壓測(cè)試、充放電測(cè)試、循環(huán)壽命測(cè)試等。如果發(fā)現(xiàn)有不符合設(shè)計(jì)要求的電池，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。
鈉離子電池適用領(lǐng)域

  • 儲(chǔ)能領(lǐng)域
    隨著新能源的不斷發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)日益成為能源產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)。鈉離子電池具有能量密度較高、低成本等特點(diǎn)，可以在儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，如用于儲(chǔ)存太陽能、風(fēng)能等。
  • 電動(dòng)汽車領(lǐng)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(duì)更低，還具有較快的充電速度和長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì)。因此，鈉離子電池可以作為新能源汽車的動(dòng)力源，也可以作為混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車中的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
  • 航空航天領(lǐng)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(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用。
  • 其他領(lǐng)域
    鈉離子電池還可以在智能家居、智能手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品中應(yīng)用，以及電網(wǎng)應(yīng)急備用電源等應(yīng)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(shí)需要較低的電壓和較大的電流。因此，在充電鈉離子電池時(shí)，需要使用專門的鈉離子電池充電器。請(qǐng)注意，具體的充電方式可能會(huì)因不同的電池型號(hào)而有所不同，建議遵循制造商提供的充電指南進(jìn)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(shè)計(jì)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(shù)。有研究表明，鈉離子電池的使用壽命可能能達(dá)到鉛酸電池的3—5倍，即6—10年。然而，也有一些數(shù)據(jù)指出，鈉離子電池在高電流或快速充放電條件下可能會(huì)更快地?fù)p耗。因此，鈉離子電池具體的壽命還是要以實(shí)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(huì)進(jìn)一步提升。

怎么保養(yǎng)
在使用時(shí)將鈉離子電池電池孔溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，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(xì)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(huì)導(dǎo)致鈉離子電池電池?fù)p壞。
避免對(duì)鈉離子電池進(jìn)行強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊或振動(dòng)，以免影響其性能。
常見電池哪種好
鈉電池
優(yōu)點(diǎn)
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(chǔ)能久。
缺點(diǎn)
鈉電池能量密度一般；電壓一般，不適用于高壓領(lǐng)域；內(nèi)阻較高，充放電時(shí)電能損耗增加。
價(jià)格
根據(jù)不同的型號(hào)和規(guī)格，鈉電池的價(jià)格可能在幾十元至數(shù)千元之間，跨度較大。其中，鈉離子電池的價(jià)格相對(duì)較高，而鈉硫電池和鈉氯化電池的價(jià)格相對(duì)較低。
壽命
鈉電池具有2000—3000次左右的循環(huán)次數(shù)，鋰電池的使用壽命一般可達(dá)6—10年。
安全性
離子電池的安全性較高，因?yàn)殁c離子電池的內(nèi)阻較高，短路時(shí)發(fā)熱量少、溫升較低，不易出現(xiàn)熱失控。
環(huán)保性
一般來講，鈉離子電池?zé)o毒無害，較于其他電池類型，鈉離子電池在生產(chǎn)、使用和報(bào)廢過程中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響更小。
優(yōu)點(diǎn)
具有較高的能量密度，可以儲(chǔ)存更多的能量；具有較長(zhǎng)的使用壽命，可重復(fù)充放電多次；鋰電池具有無記憶效應(yīng)，可以隨時(shí)充放電。
缺點(diǎn)
存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，使用不當(dāng)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(jià)格
在市場(chǎng)上，一些小型鋰離子電池的價(jià)格在幾十元至幾百元不等，而一些大型鋰離子電池的價(jià)格則可能達(dá)到數(shù)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(shí)間。
安全性
鋰電池的安全性一般，一般情況下還是相對(duì)安全的，但當(dāng)鋰離子電池出現(xiàn)安全問題時(shí)就會(huì)為表現(xiàn)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(chǎn)、使用還是報(bào)廢，都不含有、也不出現(xiàn)任何鉛、汞、鎘等有毒有害的重金屬元素和物質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn)
鉛酸電池制作工藝簡(jiǎn)單，成本較低，價(jià)格便宜；鉛酸電池使用簡(jiǎn)便，無需特殊維護(hù)；可維護(hù)、可回收，故障不用直接報(bào)廢。
缺點(diǎn)
鉛酸電池重量較大，給搬運(yùn)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(xué)反應(yīng)速度較慢，充電速度也相對(duì)較慢。
價(jià)格
鉛酸電池是價(jià)格較低的一種電池，小型的鉛酸電池的價(jià)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(shù)，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(zhì)，如汞、鎘等，對(duì)環(huán)境友好，因此具有良好的環(huán)保性。
優(yōu)點(diǎn)
石墨烯電池的能量密度高，可以存儲(chǔ)更多的能量；具備出色的導(dǎo)電性能，可以實(shí)現(xiàn)更快的充電速度。
缺點(diǎn)
石墨烯電池的制備成本較高，價(jià)格較高，應(yīng)用范圍較??；石墨烯的生產(chǎn)和制備技術(shù)難度較大，目前還缺乏完善的產(chǎn)業(yè)鏈支持。
價(jià)格
石墨烯電池的價(jià)格在電池中比較貴，一些小型石墨烯電池的價(jià)格在幾百元至數(shù)千元不等，而一些大型石墨烯電池的價(jià)格則可能達(dá)到上萬元。
壽命
石墨烯電池的真實(shí)壽命可以達(dá)到7年左右，充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次以上。
安全性
根據(jù)目前有限的研究來看，石墨烯電池的安全性比傳統(tǒng)電池更高，但在快速充電和過充電的時(shí)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境的影響很小。因此，石墨烯電池對(duì)環(huán)境的影響也很小，是一種非常環(huán)保的電池技術(shù)。
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