
1.基本情報の紹介
ナトリウムイオン電池 は、リチウムイオン電池の動作原理と同様に、主に正極と負極の間のナトリウムイオン(Na+)の動きに依存して機能する充電式電池です。充電および放電プロセス中、Na+は2つの電極間を往復します:充電中、Na+は正極から脱インターカレートされ、電解質を介して負極に挿入され、放電中はプロセスが逆になります。
の研究ナトリウムイオン電池は1980年代頃から始まりました。初期段階では、MoS2、TiS2、NaxMO2などの電極材料は電気化学的性能が不十分であり、開発の進行が遅れていました。ナトリウムイオン貯蔵に適した電極材料を見つけることは、実用化に向けた重要な課題の1つです。 ナトリウムイオン電池.2010年以来、一連の正極および負極材料は、の特性に基づいて設計および開発されてきました。 ナトリウムイオン電池これにより、容量とサイクル寿命が大幅に向上します。負極用のハードカーボン、遷移金属とその合金、正極用のポリアニオン化合物、プルシアンブルー類似体、酸化物などの材料、特に層状NaxMO2(M = Fe、Mn、Co、V、Ti)とその二元および三元誘導体は、優れた充電および放電容量とサイクル安定性を示しています。

2.ナトリウム電池業界の現状
生産プロセスの面では、の製造はナトリウムイオン電池リチウムイオン電池のそれと似ています。主に電極製造(正極・負極用スラリーの調製、乾燥、コーティング、カレンダー加工、スリット......)、セル組立(圧延、切断、巻線・スタッキング、シール、......、試験(形成、容量等級付けなど)を行います。主な違いは、次の事実にあります。ナトリウムイオン電池 負極の集電体としてアルミホイルを使用できるため、正極と負極の両方で同じアルミタブを使用できるため、タブ溶接などの関連プロセスが簡素化されます。その結果、既存のリチウムイオン電池組立生産ラインをわずかに変更して生産することができます ナトリウムイオン電池、および移行のコストナトリウムイオン電池生産量は比較的少ないです。
3.の長所と短所 ナトリウム電池:
メリット1:豊富な資源
• 豊富なナトリウム資源: ナトリウムは地球の地殻に豊富に存在し、その存在量は 2.3% で、6 番目に豊富な元素としてランク付けされており、リチウムの 0.0017% よりも大幅に高くなっています。専門家によると、現在世界中で調査されているリチウム資源は、14億8000万台の電気自動車の需要を満たすことしかできず、世界的な電化の加速に伴うリチウム資源不足の圧力が高まっていることを浮き彫りにしています。
•ナトリウム資源のより均一な分布:米国地質調査所の2019年の報告書によると、南米の3か国、アルゼンチン、チリ、ボリビアは世界のリチウム資源の52.10%を保持していますが、中国のリチウム資源はわずか7.26%を占めており、資源の分布が非常に不均一であることを示しています。中国は必要なリチウム原料の60%以上を輸入に依存しているため、外部依存度が高くなっています。対照的に、ナトリウムは陸域と海洋の両方の環境に塩の形で広く存在し、簡単に入手できます。

利点2:低コスト
のコスト上の利点ナトリウムイオン電池主に次の側面に反映されています:ナトリウム塩はリチウム塩を置き換えます。金属ナトリウムの価格は1トン当たり19,000元、炭酸ナトリウムはトン当たり3,000人民元で、金属リチウムのトン当たり2.98百万元、炭酸リチウムのトン当たり48.4,000人民元を大幅に下回っている。原材料の価格ははるかに安いです。
アルミホイルは銅ホイルに取って代わります。銅箔の価格が1トンあたり110,000人民元、アルミ箔の価格が1トンあたり40,000人民元であると仮定し、1GWhのリチウム電池には622トンの銅箔と400トンのアルミ箔が必要であり、1GWhのナトリウムイオン電池s800トンのアルミホイルが必要で、リチウム電池の単一Wh集電コストは0.084元、ナトリウム電池の1Wh集電コストは0.032元で、0.052元/Whのコスト削減になります。
グラファイトアノードは、コストを下げるために無煙炭に置き換えられると予想されます。Hina Sodiumのデータによると、材料費はナトリウムイオン電池は約CNY0.37 / Whで、リン酸鉄や三元リチウム電池システムよりも大幅に優れています。
利点3:高い安全性
ナトリウムイオン電池 他の種類のバッテリーと比較して優れた安全性能を備えています。ナトリウムイオン電池内部抵抗が高いため、短絡時の電流が小さくなり、瞬間的な加熱が少なくなります。
•リチウムの標準電圧は高いため、水溶液中で電子を失う可能性が高くなります。 そこでナトリウムイオン電池より高い安定性を示します。
•短絡、パンク、圧縮などのテストを受けた後、ナトリウムイオン電池 発火や爆発の兆候はありません。一方、リチウムイオン電池は過放電しやすいため、銅箔が溶解し、不可逆的な容量減衰につながります。ナトリウムイオン電池正極はその後の使用に影響を与えることなく0Vまで放電できるため、過放電の問題は発生しません。これにより、保管および輸送中のバッテリーの安全性が向上します。かつ ナトリウムイオン電池熱暴走中に不動態化および非アクティブ化する傾向があるため、安全性テスト中の安全性能が向上します。
利点4:優れた低温性能と高速性能
• 高いレート機能:ナトリウムイオン電池リチウムイオン電池よりも低い優れた溶媒和エネルギーを示すため、界面イオン拡散能力が強くなります。ナトリウムイオンのストークス半径が小さいことと、リチウム塩電解質と比較して同じ濃度のナトリウム塩電解質のイオン伝導率が高いことと相まって、急速充電性能が向上します。CATLのデータによると、ナトリウムイオン電池15分で最大80%充電できますが、Hina Sodiumは、バッテリーが12分以内に90%の充電に達することができると主張しており、どちらも通常のリチウムイオンバッテリーの30分の充電時間を80%まで大幅に上回っています。
•優れた低温性能:高いイオン伝導性 ナトリウムイオン電池電解液濃度の要件が低くなるため、リチウムイオン電池と比較して低温での電解液粘度が低くなります。これにより、低温でのバッテリーの性能が全体的に向上します。ナトリウムイオン電池-40°C〜80°Cの常温範囲内で動作でき、一部の製品は-20°Cで容量の約88%を維持でき、同じ温度でのLFPバッテリーの60〜70%の容量保持よりも大幅に優れています。
短所:サイクル寿命とエネルギー密度を改善する必要があります
•サイクル寿命:現在、全体のサイクル寿命ナトリウムイオン電池は約2000サイクルで、LFPバッテリーよりわずかに低くなっています。エネルギー貯蔵アプリケーションで使用される特定のLFPバッテリーと比較すると、まだ多少のギャップがあり、5000サイクルを超える可能性があります。
• エネルギー密度:革新的なエネルギー密度ナトリウムイオン電池Natrium Innovationsのような企業のセルは130 Wh / kgを超えていますが、LiFun Energyなどの他の企業は140 Wh / kgを達成しており、Hina Sodiumの製品のエネルギー密度は145 Wh / kgです。ただし、エネルギー密度を高めるためには、さらに最適化する余地がまだあります。ナトリウムイオン電池.
ナトリウムイオン電池アプリケーションシナリオ:
