磷酸铁锂电池不香了?来看看钠离子电池


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这两年随着比亚迪刀片电池的爆火 , 磷酸铁锂电池再一次被拉回了公众的视野 。相比于传统的三元锂电池 , 磷酸铁锂电池在满足一定能量密度的同时 , 可以拥有相对更高的安全性及更低的成本 , 一时间收获无数厂家的追捧 。但如今 , 随着宁德时代钠离子电池的发布 , 钠离子电池几乎拥有了磷酸铁锂电池的全部优势 , 甚至在安全性和充电速率上还有更高的表现 , 如此一来 , 磷酸铁锂电池是不是真的不香了?
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钠离子电池(Sodium-ion battery)顾名思义 , 就是用钠离子代替锂离子进行嵌入、脱出 , 实现电荷转移做出来的电池 , 与锂离子电池工作原理相似 。钠(Natrium)是一种金属元素 , 和锂是同族的 , 所以拥有相似的化学性质 , 可以用来制作电池 。与锂离子电池不同的是钠离子电池的正极材料使用的是普鲁士白材料 , 负极材料使用的是硬碳材料 。
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钠离子电池中的正极材料普鲁士白听起来非常的陌生 , 在介绍普鲁士白之前 , 首先要提起它的“近亲”——普鲁士蓝 。普鲁士蓝本质上是一种蓝色的化学涂料 , 最初是在18世纪时由一位名叫狄斯巴赫的德国工人发明 。而普鲁士白则是在普鲁士蓝的基础上通过一系列化学变化生成了更高钠的化合物 , 呈现出白色 , 从而得名普鲁士白 。
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我们不要被名字陌生所困扰 , 只要明白他是一种粉末状的正极材料就好了 。这种材料在微观上具有独特的三维网状结构 , 且结构稳定 , 有较高的电化学可逆性 , 可辅助电荷传导 , 适合做钠离子电池的正极材料 。
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至于在钠离子电池中充当负极材料所使用的硬碳材料 , 主要是指某些在2500℃以上的高温也难以石墨化的碳材料 。我们常见的柚子皮、葡萄糖、纤维素、树脂碳(如酚醛树脂、环氧树、炭黑(乙炔黑)等都属于硬碳材料 。同石墨的六边形固定结构相比 , 它属于无定形的结构 , 与石墨相比同样质量的材料可以容纳下更多离子 , 可以让电池拥有更高的能量密度 。
实际上钠离子电池很早就有了 , 这并不是什么新技术 , 相关研究起步较早且已有实际应用 。2019年 , 江苏常州就启用了世界第一个钠离子电池的储能电站 。只是因为能量密度和锂离子电池相比没有竞争力所以一直都没大规模商用 。现在 , 通过技术创新宁德时代研发的第一代钠离子电池达到了160Wh/kg的能量密度 , 这个能量密度已经可以比肩磷酸铁锂电池了 。
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1、安全优势
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