鈉離子電池體系由于具有資源豐富、價格低廉、環(huán)境友好，以及與鋰離子電池相近的電化學(xué)性質(zhì)，近幾年受到廣泛關(guān)注，為電化學(xué)儲能提供了新的選擇。
鈉元素在地殼中含量排第六位(2.75%)，具有非常高的豐度，且分布廣泛。同時，鈉與鋰具有相似的物理化學(xué)性質(zhì)，鈉離子電池與鋰離子電池也具有相似的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，因此鈉離子電池有望表現(xiàn)出與鋰離子電池相當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)性能。
鈉離子電池結(jié)構(gòu)和原理與鋰離子電池基本相同(如圖1所示)，正負(fù)極選用具有不同電勢的鈉離子嵌入化合物，電解液選用鈉鹽的有機(jī)電解液。充電時，Na+從正極脫出經(jīng)過電解液嵌入負(fù)極，同時電子經(jīng)過外電路流入負(fù)極以保持電荷平衡。放電過程正好相反，Na+由負(fù)極脫出嵌入正極，電子經(jīng)外電路流入正極。從嵌鈉電化學(xué)合金反應(yīng)看，鈉離子電池在成本上的另一個優(yōu)勢是鈉元素不會與鋁集流體發(fā)生合金化反應(yīng)，使得負(fù)極也可以用便宜的鋁替代銅(鋰離子電池負(fù)極集流體)作為集流體，進(jìn)一步降低了體系成本。因而，鈉離子電池在儲能領(lǐng)域表現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景。
鈉離子電池的電化學(xué)性能主要取決于電極材料的結(jié)構(gòu)和性能，通常認(rèn)為，正極材料的性能(如比容量、電壓和循環(huán)性)是影響鈉離子電池的能量密度、安全性以及循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素。因此，正極材料性能的改善和提升，以及新型正極材料的開發(fā)和探索一直是鈉離子電池領(lǐng)域的研究熱點。儲鈉正極材料的選取原則為：(1)具有較高的比容量；(2)較高的氧化還原電位；(3)合適的隧道結(jié)構(gòu)，有利于鈉離子嵌入脫出；(4)良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；(5)良好的電子和離子導(dǎo)電率；(6)價格廉價、資源豐富、環(huán)境友好等。
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