Taust

Liitiumioonakusid on nende suure pööratavuse ja tsükli stabiilsuse tõttu taaslaetavate akudena laialdaselt kasutatud alates 1990. aastatest. Seoses liitiumi hinna olulise tõusu ning suureneva nõudlusega liitiumi ja liitium-ioonakude muude põhikomponentide järele sunnib liitiumakude toorainete suurenev nappus meid uurima uusi ja odavamaid elektrokeemilisi süsteeme, mis põhinevad olemasolevatel rohketel elementidel. . Odavamad naatriumioonakud on parim valik. Naatriumioonaku avastati peaaegu koos liitiumioonakuga, kuid selle suure iooniraadiuse ja väikese mahutavuse tõttu kipuvad inimesed rohkem uurima liitiumelektrit ning naatriumioonaku uurimine jäi peaaegu soiku. Elektrisõidukite ja energiasalvestite tööstuse kiire kasvuga viimastel aastatel on liitiumioonakuga samaaegselt pakutud naatriumioonaku taas meelitanud inimesi.'s tähelepanu.

Liitium, naatrium ja kaalium on elementide perioodilisuse tabelis kõik leelismetallid. Neil on sarnased füüsikalised ja keemilised omadused ning neid saab teoreetiliselt kasutada sekundaarsete akumaterjalidena. Naatriumivarud on väga rikkad, maakoores laialt levinud ja neid on lihtne eraldada. Liitiumi aseainena on akude valdkonnas üha rohkem tähelepanu pööratud naatriumile. Akutootjasrabeleminekäivitada naatriumioonaku tehnoloogia marsruut.Suunavad arvamused uute energiasalvestite väljatöötamise kiirendamiseks, Teaduslik ja tehnoloogiline innovatsiooniplaan energeetika valdkonnas 14. viie aasta plaani perioodiljaUue energiasalve arendamise rakendusplaan 14. viie aasta plaaniperioodilRiikliku Arengu- ja Reformikomisjoni ja Riikliku Energiaamet on maininud uue põlvkonna suure jõudlusega energiasalvestustehnoloogiate, näiteks naatriumioonakude väljatöötamist. Tööstus- ja infotehnoloogiaministeerium (MIIT) on propageerinud ka uusi akusid, näiteks naatriumioonakusid, liiteseadina uue energiatööstuse arendamiseks. Töös on ka naatriumioonakude tööstusstandardid. Eeldatakse, et kuna tööstus suurendab investeeringuid, tehnoloogia muutub küpseks ja tööstusahelat järk-järgult täiustatakse, eeldatakse, et kõrge kuluvõimega naatriumioonaku hõivab osa liitiumioonakude turust.

Naatrium-ioonaku versus liitiumioonaku

• Naatriumioonaku süsiniknegatiivne elektrood on madalama hinnaga ja suurem modifitseerimisruum kui grafiidil.
• Alumiiniumfooliumi saab kasutada voolukollektorina naatriumioonakude positiivse ja negatiivse elektroodi jaoks. Liitiumioonakudel on madal negatiivne potentsiaal ja need peavad kasutama vaskfooliumi, mis ei ole roosteta. Naatriumioonakudel on seevastu kõrge negatiivne potentsiaal, mistõttu need ei legeeru naatriumiga. Alumiiniumfooliumi kaal ja maksumus on madalam kui vaskfoolium.
• Elektrolüüdis on Na lahustuvus⁺ on umbes 30% madalam kui Li oma⁺. Lahustumiskiirus on kõrge ja laengu ülekandetakistus elektroodi-elektrolüüdi liidesel on väike, mis tagab parema elektroodi dünaamika. Seetõttu on naatriumioonide laengu tühjenduskiirus kõrge kõrgel ja madalal temperatuuril kõrge ning madala temperatuuri jõudlus on suurepärane ja seda saab kiiresti laadida.
• Naatriumioonakudel on laiem valik positiivsete elektroodide materjale. Peaaegu kõiki perioodilisuse tabeli esimeses reas olevaid siirdemetallielemente saab kasutada naatriumioonakudes. Selle põhjuseks on Na suur suuruste erinevus⁺ (raadius 0,102nm) ja siirdemetalliioonid (raadius 0,05-0,07nm), mis soodustab nende eraldumist.
• Naatrium-ioonaku sisetakistus on suurem kui liitiumioonaku oma. Lühise korral on hetkeline kuumus väiksem, temperatuuri tõus aeglasem ja termiline jooksev temperatuur kõrgem kui liitiumakul, seega on naatriumioonaku ohutum.
• Naatriumioonide suur raadius võib põhjustada materjali purunemise, kui see eemaldatakse elektroodi materjalist, mõjutades seega aku üldist kineetilist jõudlust ja elektroodi terviklikkust.
• Naatriumil on palju suurem standardelektroodi potentsiaal (0,33 V kõrgem kui liitiumil), mille tulemuseks on väiksem energiatihedus ja liitium-ioonakudega konkureerimine energiasektoris.

Viimased uurimistööd

Viimastel aastatel on naatriumioonakude alased uuringud hõlmanud täiustatud koobaltivaba katoodmaterjali naatriumioonakude jaoks, odavat polüanioonsulfaati naatriumioonakude positiivse elektroodi jaoks, nano-pb ühendeid, mida kasutatakse naatriumi positiivses elektroodis. - ioonakud, alusuuringud naatriumioonakude orgaaniliste anoodimaterjalide kohta võimalike kaubanduslike rakenduste jaoks, tinapõhised metallioksiidid ja sulfiidid, mida kasutatakse naatriumioonakude anoodmaterjalina, Täiustatud süsinikmaterjalide nanotehnoloogia naatriumioonakudes ja täiustatud in situ iseloomustuse rakendamine naatriumioonakude uurimisel. Üldiselt on see endiselt uuringute leviala kõrge jõudlusega positiivsete ja negatiivsete elektroodide materjalide saamiseks modifitseerimisvahendite optimeerimise, ettevalmistusmeetodite täiustamise ja naatriumi säilitamise mehhanismide uurimise aspektidest, et parandada naatriumioonakude üldist konkurentsivõimet.