方案摘要
方案下载应用领域 | 能源/新能源 |
检测样本 | 其他 |
检测项目 | 电化学性能>性能储存 |
参考标准 | 暂无 |
如今,电池无处不在,很难想象现代生活中没有电池。在过去的十几年里,由于全球环保意识的提高,电动汽车市场的扩大以及世界各国政府的支持,充电电池的市场价值在全球范围内迅速增长[1]。特别是锂离子电子,由于其成本优势和优越的技术性能(比其他可充电电池更小更轻,但具有最高能量和功率密度,电池使用过程中充放电循环次数多),增长最快,成为了最常用的可充电电池[2]。然而,锂的产量却无法满足电池生产商的需求,随着全球电动汽车普及率的持续上升,电池生产商的需求预计将在未来10年翻番。这种差距带来的是在过去的几年里原材料价格的飙升,特别是电池级碳酸锂[3]。
NIBs的工作原理和电池设计与锂离子电池的工作模式类似,根本区别在于电荷载体是钠离子(Na+)。如图1所示,使用摇椅机制通过化学能和电能相互转化来储存能量。在充电过程中,电能用于促进电子从阴极移动到阳极。同时,通过钠离子从阴极释放并通过电解质移到阳极来维持电中性。在放电过程中,流程是相反的。
然而,从设计的角度看,Na的离子半径(1.02 Å)比Li(0.76 Å)大得多,所以找到合适的阳极材料来容纳钠离子,而且同时能够快速插入和拔出,是非常有挑战性的。石墨常用于锂离子电池的阳极材料,它不支持钠的插入,所以大量的研究集中在开发其他合适的电极上。由于碳基阳极材料的高丰度和低成本,它仍然是最有前景的NIBs体系[5]。为了获得高可逆容量,大部分设计着重于制作具有大量微孔的阳极材料,且只有钠离子可以进入。筛分碳(具有高度可调的纳米孔和收紧的孔入口)[6],生物质的硬碳[7]或具有定制孔隙网络的硬碳只是提议里的高能碳阳极的例子。
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