鈉離子電池是什么 鈉離子電池的工作原理 鈉離子電池的組成

鈉離子電池是什么

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。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（而不是鋰離子）來存儲(chǔ)和釋放電能。

鈉離子電池的工作原理

鈉離子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。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。

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；放電時(shí)，發(fā)生相反的過程，回到正極的鈉離子越多，放電容量越高。

鈉離子電池的組成

1、正極材料

正極材料是鈉離子電池中的重要組成部分，它負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和釋放鈉離子。目前常用的正極材料有鈉離子插層材料、鈉離子合金材料和鈉離子多價(jià)材料。鈉離子插層材料是指可以插入和脫出鈉離子的材料，如鈉離子插層氧化物和鈉離子插層磷酸鹽。鈉離子合金材料是指可以與鈉形成合金的材料，如鈉金屬和鈉合金。鈉離子多價(jià)材料是指可以通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)鈉離子的多價(jià)變化的材料，如鈉離子多價(jià)過渡金屬氧化物。這些正極材料具有較高的容量和較好的循環(huán)性能，是鈉離子電池的重要組成部分。

2、負(fù)極材料

負(fù)極材料是鈉離子電池中的另一個(gè)重要組成部分，它負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和釋放鈉離子的電極。目前常用的負(fù)極材料有碳材料、金屬鈉和鈉合金。碳材料是一種優(yōu)良的負(fù)極材料，具有較高的鈉離子嵌入和脫出能力。金屬鈉是一種常用的負(fù)極材料，具有較高的電導(dǎo)率和較好的循環(huán)性能。鈉合金是一種新型的負(fù)極材料，可以提高鈉離子電池的能量密度和循環(huán)壽命。

3、電解質(zhì)

電解質(zhì)是鈉離子電池中起到傳遞離子的作用的重要組成部分。目前常用的電解質(zhì)有有機(jī)電解質(zhì)和無機(jī)電解質(zhì)。有機(jī)電解質(zhì)是指由有機(jī)溶劑和鈉鹽組成的電解質(zhì)，具有較高的離子傳導(dǎo)性能和較好的穩(wěn)定性。無機(jī)電解質(zhì)是指由無機(jī)鹽和溶劑組成的電解質(zhì)，具有較高的離子傳導(dǎo)性能和較好的熱穩(wěn)定性。電解質(zhì)的選擇對(duì)鈉離子電池的性能和安全性有著重要影響。

4、隔膜

隔膜是鈉離子電池中的另一個(gè)重要組成部分，它起到隔離正極和負(fù)極的作用，防止鈉離子和電子的直接接觸。目前常用的隔膜有聚合物隔膜和陶瓷隔膜。聚合物隔膜具有較高的離子傳導(dǎo)性能和較好的機(jī)械性能，但在高溫下容易失效。陶瓷隔膜具有較高的熱穩(wěn)定性和較好的機(jī)械性能，但離子傳導(dǎo)性能較差。隔膜的選擇對(duì)鈉離子電池的循環(huán)壽命和安全性有著重要影響。