鈉電池(SIB)是一種使用鈉離子(Na+)作為電荷載體的可充電電池。鈉電池是一種以鈉離子為電荷載體的電池,通過鈉離子在正負(fù)極間插入和分離來實現(xiàn)電池的充放電。鈉電池的工作原理本質(zhì)上和鋰電池一樣,只是電荷載體不同。 鈉電池的正極材料主要包括鈉過渡金屬氧化物、鈉過渡金屬磷酸鹽、鈉過渡金屬硫酸鹽、鈉過渡金屬普魯士藍(lán)類化合物等幾大類;負(fù)極材料主要包括軟碳、硬碳、過渡金屬氧化物等;電解液成分跟鋰電池的電解液成分差別不大,只是把鋰離子改為鈉離子。 其他諸如中間隔膜成分、封裝工藝等方面,鈉電池與鋰電池并無本質(zhì)區(qū)別。
同鋰離子電池相比,鈉離子電池更適合作為大規(guī)模儲能的器件,其具有三個優(yōu)勢:
1、相對于鋰元素,鈉元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位高0.3V,作為儲能材料而言有更好的安全性能;
2、鈉元素在地球上的儲量豐富,地殼種金屬鈉的含量達到了2.4%,并且鈉元素海水中就有豐富儲量,開發(fā)方便;
3、鈉價格便宜。鈉基電池包括基于正極(含鈉)、負(fù)極(不一定含鈉)和鈉鹽電解液。在充電過程中,Na+離子從正極遷移至負(fù)極,同時電子通過外部電路傳輸。在放電過程中,發(fā)生相反的過程,Na+從負(fù)極遷移至正極。
雖然鈉元素在元素周期表內(nèi)是僅次于鋰的堿金屬元素,理化性質(zhì)相似,但較大的離子質(zhì)量和離子半徑造成鈉離子電池的體積和質(zhì)量能量密度僅為鋰離子電池的一半左右,也阻礙了其發(fā)展。