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与锂离子电池相比,钠离子电池有几大突出优势:
(1)钠盐原材料储量丰富,价格低廉,其正极材料相比较锂离子电池三元正极材料,原料成本降低一半。目前,碳酸锂每吨售价约4万元,而碳酸钠平均仅2000元。
(2)钠盐有高导电特性(同样浓度电解液,钠盐电导率高于锂电解液20%左右),允许使用低浓度电解液,大大降低制造成本;
(3)钠离子不与铝形成合金,负极可采用铝箔作为集流体,可进一步降低成本8%左右,降低重量10%左右;
(4)钠离子电池无过放电特性,允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg,已可与磷酸铁锂电池接近,其成本优势更明显,有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。
(5)钠离子电池更加安全。锂离子容易因为锂电池过充高温溢出而发生氧化燃烧,造成不少车辆发生自然甚至爆炸事故。而钠离子电池实验表明,其电池在外壳被刺穿10分钟后,内部温度最高值也只在130℃左右,没有肉眼可见的明火出现。
(6)钠离子电池汽车充电速度更快,目前在中科海纳充电仅需20分钟,还在向10分钟发起挑战。
(7)钠离子电池更加耐寒。在零下40℃的低温时,钠离子电池汽车还能释放80%的电量。
钠离子电池技术研究最早始于20世纪80年代,早期设计开发出来的电极材料如二硫化钼MoS2、二硫化钛TiS2以及过渡金属氧化物NaxMO2,电化学性能不理想,发展非常缓慢。鉴于钠离子相对更大,需要更大的能量来驱动离子运动,科学家们经过千挑万选,采用碳作为正极材料和驱动介质,让钠离子电池的能效可以达到锂电池的7倍,而且可循环充电的次数更多。钠离子的液态记忆难题也被攻克,电解液成分跟锂电池的电解液成分差别不大,只是把锂离子改为钠离子;其隔膜成分、架构、封装工艺也与锂电池高度相似,完全可利用锂电池生产线实现同步生产。 |
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