钠电池领域的研究综述
钠离子电池行业研究报告
钠离子电池行业研究报告1.钠离子电池量产化在即钠电池随着产业化加速，量产在即。
1979年法国的Armand提出了“摇椅式电池”的概念，开始钠离子电池的研究。
随后Delmas和Goodenough发现了层状氧化物材料可作为钠电池正极材料，Stevens和Dahn发现硬碳材料作为负极有良好的钠离子嵌脱性能。
2010年以来，钠电池的研发进程加速。
2011年中科院物理所研究员团队开始了钠离子电池核心技术的研发，自此以后开发出低成本的电极材料。
2017年国内第一家专注于钠离子电池研发和生产的公司中科海钠成立。
2021年宁德时代成功举行了第一代钠离子电池线上发布会。
2022年，中科海纳和传艺科技均预计2023年量产其钠离子电池。
钠电池和锂电池均是摇椅式二次电池，是一种依靠离子在正负电极之间往返嵌入和脱出的二次电池，其中正极和负极材料均允许钠离子可逆地插入和脱出。
在充电过程中，钠离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，同时电子的补偿电荷经外电路供给到负极，使正负极发生氧化还原反应，保证正负极电荷平衡；放电时则相反。
2.钠离子电池的构造决定其电化学性能材料选择上，钠离子和锂离子存在较大差异，并间接导致成本差异较大。
正极方面，由于钠离子比锂离子半径大，导致其很难从层状正负极材料嵌入/脱出，因此钠离子正极材料在能量密度上有所欠缺，同时为了使钠离子更容易嵌入/脱出，相对应的正极材料选择也和锂离子电池有所差别；负极方面，锂离子电池常用的石墨材料无法有效嵌入钠离子，需要更换材料，目前常见的是各类硬碳材料；电解液方面，钠离子摩尔电导率更高，使得钠离子电池所需电解液浓度较低，对添加剂的要求也较低，从而带来电解液成本也较低。
隔膜方面，无较大差异；集流体方面，钠离子电池正负极集流体均可以选用成本较低的铝箔，锂离子电池则需要正极集流体铝箔，负极集流体铜箔。
由于材料选择的差异，其成本也有较大差异。
根据中科海纳官网披露的数据，如果钠离子电池选用NaCuFeMnO/软碳体系，锂离子电池选用磷酸铁锂/石墨体系，钠离子电池材料成本可降低30-40%。
钠离子电池研究
钠离子电池研究随着全球经济的持续发展与人们生活水平的提高，对能源的需求越来越大，而电池作为能量的储存与转化装置，也变得越来越重要。
近年来，围绕着电池的研究越来越火热，其中，钠离子电池研究更是备受关注。
本文将分步骤为大家阐述钠离子电池的研究进展。
一、理论研究1.钠离子电池的基本原理钠离子电池与锂离子电池不同，其正极材料是由Na离子构成的，负极材料则是由碳、硅等材料构成的。
在充电时，钠离子从正极材料中释放出来，通过电解质到达负极材料进行储存，同时在负极材料上的离子也被电解质带到正极材料中。
在放电时，这一过程则是正好相反。
2.钠离子电池的优缺点相比于锂离子电池，钠离子电池的优点在于其材料更加普遍而且价格更为亲民，具有很大的发展潜力，同时其在高温环境下的性能表现更加稳定。
不过其电化学稳定性相对较差，循环寿命也不如锂离子电池。
二、实验研究1.钠离子电池的制备制备钠离子电池需要选择合适的材料，包括正负极材料、电解质等。
目前主流的研究方向是基于石墨材料的负极以及由水溶性电解质膜组成的电解质。
2.钠离子电池的性能测试性能测试主要包括电化学测试和物理化学测试。
需要对其放电容量、放电曲线、循环寿命等进行测试分析。
三、应用研究1.钠离子电池在新能源汽车领域的应用钠离子电池具有储能密度高、温度影响小、寿命长等优点，非常适合用于新能源汽车中。
目前，国内外相关企业已经开始投入大量资金进行钠离子电池研究，用于新能源汽车领域的推广。
2.钠离子电池在能源存储领域的应用钠离子电池储存能力强，是储能领域一种很适合的能源储存方式，其可以应用于家庭、工业、商业等领域的储能系统，以及市政建设、医疗设备等领域的应急电源。
综上所述，围绕钠离子电池的研究在不断深入和拓展，相信随着技术的发展，钠离子电池的优点将得到进一步地挖掘和利用，为人们的生活和工作带来更多便利与效益。
钠离子电池技术的研究现状与发展
钠离子电池技术的研究现状与发展近年来，随着各种电子设备的普及和应用越来越广泛，人们对电池的需求也越来越大，同时钠离子电池技术在储能领域的研究和应用也逐渐受到了人们的关注。
本文将就钠离子电池技术的研究现状及未来发展情况进行探讨。
1.钠离子电池技术的基本特点钠离子电池技术与锂离子电池技术相似，基于离子在电极间移动的原理，可实现能量的储存和释放。
钠离子电池技术相比于锂离子电池技术更具有优势，因其相对较低的材料成本、更广泛的资源来源和良好的环境友好性，因此在电池技术研究与应用领域得到了广泛的关注。
2.钠离子电池技术的发展现状目前，钠离子电池技术在储能领域已经得到了广泛的应用，如大规模储能系统、电动汽车、船舶等。
国内外多家知名企业和科研机构也在进行钠离子电池技术研究与开发，如东南大学、清华大学等。
其中，东南大学成功开发了一种高安全性、高能量密度的钠离子电池，其能量密度可达到锂离子电池的水平，且相对于锂离子电池来说更加稳定安全。
3.钠离子电池技术的未来发展目前钠离子电池技术还面临着一些挑战，如电极材料的研制与性能优化、电解质的改善与提高、电池寿命的提高等方面。
未来钠离子电池技术的发展方向主要包括以下几个方面：（1）电极材料的研究和开发，通过改变电极材料的结构和性能来实现钠离子电池技术的高能量密度和高功率性能。
（2）电解液的研究和提高，通过改进电解质的配方或者设计新型电解液，来提高钠离子电池技术的率性能和安全性能。
（3）电池的寿命长、成本低和环保友好等方面进行进一步优化。
4.结论综上，钠离子电池技术是一种具有良好应用前景的新型储能技术，在应对环境和能源危机方面具有很大的作用。
但是，其发展仍然面临着很多挑战，需要钠离子电池技术研究的持续推进和不断发展。
相信在各方的共同努力下，钠离子电池技术未来发展一定会更加广阔的前景。
钠离子电池技术的研究与应用
钠离子电池技术的研究与应用摘要钠离子电池作为一种新型的储能技术，具有较高的能量密度和较低的成本，因此受到了广泛关注。
本文综述了钠离子电池技术的研究进展和应用前景，包括钠离子电池的工作原理、正负极材料的选择、电解液的优化、电池性能的提升等方面。
同时，我们还讨论了钠离子电池在可再生能源储能、电动车辆、大规模能源存储等领域的应用前景，并提出了当前研究中存在的挑战和未来发展方向。
1. 引言随着全球经济的快速发展和环境问题的日益严重，储能技术在可再生能源利用和电动交通领域的重要性日益凸显。
钠离子电池作为一种新兴的储能技术，具有能量密度高、资源丰富和成本低等优势，在近年来得到了广泛的研究和关注。
2. 钠离子电池的工作原理钠离子电池与传统的锂离子电池类似，都是基于电化学反应来进行能量的存储和释放。
钠离子电池的工作原理主要包括充电和放电两个过程。
在充电过程中，钠离子从正极（如钠离子化合物）脱嵌，经由电解液传输至负极（如碳材料），同时伴随着电子的流动，形成钠金属和碳材料之间的锂离子化合物。
而在放电过程中，则是反过来的过程，钠离子从负极脱嵌，通过电解液传输至正极，同时释放出电子，完成能量的释放。
3. 钠离子电池的正负极材料正负极材料是钠离子电池中的关键组成部分，直接影响着电池的能量密度和循环寿命。
常用的正极材料包括氧化物、磷酸盐和硫化物等，而负极材料主要有碳材料和金属钠。
选择适合的正负极材料可以提高钠离子电池的能量密度和循环寿命。
4. 电解液的优化电解液是钠离子电池中的重要组成部分，主要起着传导离子和电子的作用。
优化电解液的组成可以提高钠离子电池的离子传输速率和电池性能。
目前，常用的电解液包括有机电解液和固态电解液两种类型。
有机电解液具有传导性好、电池成本低等优势，而固态电解液具有安全性好、循环寿命长等优势。
5. 钠离子电池性能的提升钠离子电池的性能主要包括能量密度、功率密度、循环寿命和安全性等方面。
为了提高钠离子电池的性能，研究人员采取了多种策略，包括优化正负极材料、改变电解液组成、改善电池结构等。
钠离子电池调研报告
钠离子电池调研报告全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：钠离子电池是一种新型的离子锂电池替代品，其研究与应用正在逐渐受到关注。
钠离子电池在电动汽车、储能系统和其他领域具有广阔的应用前景。
本文将对钠离子电池的原理、优势、挑战和未来发展进行调研和分析。
一、钠离子电池原理钠离子电池是一种基于钠离子的电池，具有负极和正极两个基本部分。
负极通常由碳材料、金属钠或复合材料制成，正极则通常由金属氧化物或磷酸盐等材料制成。
当电池充放电时，钠离子在负极和正极之间往复迁移，从而实现电能的转化和储存。
二、钠离子电池优势1. 成本低廉：钠是丰富的、廉价的元素，相比于锂，钠的资源更为丰富，因此钠离子电池具有较低的制造成本。
2. 安全性高：与锂电池相比，钠离子电池的燃烧和爆炸风险更低，具有更高的安全性。
3. 周期性长：钠离子电池具有更长的循环寿命和更高的充电次数，能够更加持久稳定地提供电能。
三、钠离子电池挑战1. 能量密度低：目前钠离子电池的能量密度较低，仍需进一步提高才能满足高能量密度应用的需求。
2. 循环寿命短：目前钠离子电池的循环寿命、充放电速率等性能仍有待改进和优化。
3. 工业化规模化难度大：由于钠离子电池的工艺和生产规模尚不成熟，其在工业化应用中仍存在挑战。
四、钠离子电池未来发展1. 新型材料研究：未来的钠离子电池研究将重点关注新型高容量、高能量密度的正负极材料，并探索材料设计与合成的新方法。
2. 工艺优化与创新：未来的钠离子电池工艺将不断优化和创新，以提高电池性能、循环寿命和安全性。
3. 应用拓展与市场化：未来钠离子电池将在电动汽车、储能系统和其他领域得到更广泛的应用和市场化。
第二篇示例：钠离子电池（Sodium-ion battery，简称Na-ion电池）是一种新型的储能技术，近年来备受关注。
与锂离子电池相比，钠离子电池具有成本更低、储量更丰富和资源更广泛等优势。
随着新能源汽车、可再生能源等领域的快速发展，钠离子电池正逐渐成为备受瞩目的替代品。
钠离子电池综述
钠离子电池近年来，随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。
为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。
电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。
电池发展有以下显著特点：绿色环保电池发展迅猛；一次电池向二次电池转化，这有利于节约地球有限的资源，符合可持续发展的战略；电池进一步向小、轻、薄方向发展。
钠是地球上储量较丰富的元素之一，与锂的化学性能类似，因此也可能适用于锂离子电池体系。
钠离子电池相比锂离子电池有诸多优势，如成本低，安全性好，随着研究的深入，钠离子电池将越来越具有成本效益，并有望在未来取代锂离子电池而被广泛应用。
1钠离子电池电化学原理同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似之处，钠离子完全有可能和锂离子电池一样构造一种广泛使用的二次电池。
并且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位(E0Na+/Na二E°Li+/Li +0.3)比锂离子电池高，适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳。
钠离子电池不以钠作为负极，而是由硬碳或嵌入化合物组成。
钠离子电池实际上是一种浓差屯池，正负极由两种不同的钠离子嵌入化合物组成。
充电时，Nh从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富钠态，正极处于贫钠态，同时电子的补偿电荷经外电路供给到极才保证止负极电荷平衡F放电时则相反，Nh从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处丁-处丁富钠态口(1)钠离子电池优点：依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3〜0.4 V,即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽；③钠离子电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。
钠离子电池的研究及应用前景
钠离子电池的研究及应用前景一、引入电池作为现代社会不可或缺的一种能源设备，已经成为人们日常生活中必不可少的物品。
而钠离子电池，作为一种颇受研究关注的新型电池，其研究和应用前景也备受关注。
本文将对钠离子电池的研究和应用前景进行介绍。
二、钠离子电池概述1. 钠离子电池的组成钠离子电池是由钠离子主体、电解液、纳米复合材料、金属锂(或其他阳极)、隔膜、外壳等组成。
2. 钠离子电池的优点相对于传统的锂离子电池，钠离子电池的优点在于：(1) 能量密度高：钠离子电池的能量密度更高，具有更好的长时间使用性能。
(2) 成本低廉：钠离子电池的阳极和锂离子电池的阳极基本相同，但是钠元素比锂元素更便宜。
(3) 资源丰富：储存大量钠离子的中介体材料（比如配合物或纳米材料）使用广泛、且来源稳定。
(4) 安全性较高：相对于锂离子电池，钠离子电池的安全性更高，能够在更宽广的温度范围内使用和储存，并防止外部因素对电池的短路、电解液泄漏等问题。
3. 钠离子电池的应用目前，钠离子电池的应用领域较为广泛，包括智能交通、智能家居、电动车辆等。
钠离子电池可以被广泛应用到各种领域，这是由其成本低、安全性好、容量大等特点所决定的。
三、钠离子电池研究近年来，很多学者对钠离子电池的研究给出了不少有价值的成果，主要包括以下几个方面。
1. 钠离子电池的特别设计首先，一些学者对钠离子电池进行了特别设计，以提高其性能。
例如，一些钠离子电池的创新设计利用了纳米材料、液体电解质以及新型阳极材料，并通过表面修饰、实时监测、精确控制等手段实现了电池的优良性能。
2. 钠离子电池的材料改进其次，一些研究人员还致力于改进钠离子电池材料，以提高其性能。
例如，通过材料改进，可以有效提高钠离子电池的循环性能、倍率性能等。
3. 钠离子电池的应用此外，一些研究人员还通过无线智能传感器网络、智能交通等其他方面的应用，推广钠离子电池，并为客户端提供更好的硬件支持，从而使得钠离子电池的应用更加广泛。
钠离子电池的研究进展与应用
钠离子电池的研究进展与应用随着科技的发展，电子设备的需求不断增加，不仅要求设备使用寿命长，续航能力强，还要求能够高效、环保、安全地储存和输送能量。
而电池的发展成为解决这个问题的关键。
目前，锂离子电池被广泛应用，但是它也存在着不足之处：资源相对缺乏、成本高昂、热稳定性低等问题。
因此，另一种电池技术逐渐受到关注，那就是钠离子电池。
钠离子电池是一种新型的高性能、环保、低成本、高安全性的电池技术，它在储存和输送能量方面具有广阔的应用前景，尤其是在大型储能领域和电动汽车领域内，其前景更加广阔。
一、钠离子电池的优势1.钠资源丰富钠是一种在地球上储量丰富的金属元素，存在于许多岩石和海水中，储量远大于锂资源。
因此，钠电池在资源丰富性方面具有优势。
2.成本更低钠电池的成本更低，主要原因是钠的价格比锂更低。
而且，钠离子电池所使用的电解液和电极材料的造价也较低。
3. 安全性更高钠离子电池的材料相对稳定，不会像锂离子电池那样在过充或者过放时产生危险情况。
因此，相比于锂电池，钠离子电池更加安全。
4.能量密度较高钠离子电池在能量密度方面相对较高，尤其是钠离子电池的还原电位远高于锂离子电池，从而使得钠离子电池的储存能量密度更大。
二、钠离子电池的研究进展目前，钠离子电池的研究还处于起步阶段，但是已经取得了较大的进展。
下面是几个方面的研究进展介绍。
1.电解液研究电解液是钠离子电池的核心部分，它直接影响着电池的运行性能。
近年来，研究人员通过结构设计、添加添加剂等方式，成功地开发出了多种高性能的钠离子电解液。
2.电极材料研究电极材料是钠离子电池的另一个重要组成部分，它的稳定性和反应速度直接影响着电池的性能。
目前，许多研究人员已经开发出了锰酸钠、钛酸盐、钒酸盐、多壳层氧化物等电极材料，它们的优良性能吸引了不少研究者的关注。
3. 稳定性稳定性是评价钠离子电池性能的关键指标之一，它影响着电池的循环寿命和能量保持率。
近年来，许多研究人员通过优化材料表面性能、粒径控制、添加添加剂等方法，成功地提高了钠离子电池的稳定性。
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碳基材料
•低成本，高性能 •储能能力低 •良好的循环稳定性，但容量低
钛基材料
•低的氧化还原反应，低成本，结构稳定，无毒 •较高的容量，膨胀导致库伦效率低，循环性能差
合金材料
•功率密度大
•较小的原子量和较强的锂离子嵌入能力，安全的工作电压
硫系材料
•要抑制钠离子嵌脱过程中材料的体积膨胀
• 氧化还原电位调节范围宽，可发生多电子反应
合理的形貌设计和导电材料掺杂或涂层可以有效地提高其电子导电性，缩短离子传输路径。
设计的几种纳米结构NaTi2(PO4)3 ，
三.纳米合金材料
具有最高理论容量的合金阳极材料也得到了 深入的研究，钠可以通过合金化反应与某些 元素反应生成金属钠合金 无法控制的体积变化通常会导致电池出现副 反应：电极材料的溶解和断裂，电解质的分 解和过度消耗，以及电池的膨胀和收缩 主要关注的问题是减少这些合金阳极的体积 变化：纳米结构的形貌设计和导电材料涂层 （通过松弛效应来降低体积膨胀效应）
•单质P具有较小的原子量和较强的锂离子嵌入能力，安全的工作电压
非金属单质
•要抑制钠离子嵌脱过程中材料的体积膨胀
• 氧化还原电位调节范围宽，可发生多电子反应
有机材料
•化合物种类繁多，含量丰富；具有柔性结构
锐钛矿型TiO2的改性：
碳涂层 1.水热法制备包覆的锐钛矿型TiO 2纳 TiO2 米团，有利于Na 离子的附着。 1000 次 循环后仍有良好的倍率性能和循环稳 定性 (25C 循环 3000 次后，≈仍能保持 95.5% 的容量 ) ，但初始库仑效率较低 (约为38.3%) 2.氮的加入(缩小带隙)和均匀的碳涂层 ( 增加了电子电导率 ) ，导致了快速的 电子转移 石墨烯耦合TiO2 三维多孔形貌
2. 非石墨基材料
硬碳：更多弯曲和不对称的石墨层，具有较高容量，大部分容量来自0.2V以下的低电位平台 软碳：较少的弯曲和对称的石墨化层，容量低
石油焦基软碳：90 mAh /g 1100℃下蔗糖在氩气下热 无烟煤：222 mAh /g, 层状Na0.9[Cu0.22Fe0.30mn0.48]O2 解生成硬碳的TEM图像 正极材料匹配时，它的实际能量密度为100 Wh kg−1 软碳在局部结构上的缺陷导致了较高的碳化电 位和较高的可逆容量,异质原子掺杂(如N，S，P， B)可以扩大比表面积，提高钠离子的吸附能力， 有效地提高电子电导率。 氮气和硼共掺杂的碳纳米阳极碳材料：在电流 密度为100 mA/g的情况下，可获得更高的容量 为581mAh /g
1.树脂基前驱体的价格最高，而所制得的阳极材料性能最好 2.碳氢化合物前体显示出可接受的原材料价格，但碳产量最低。 3.无烟煤的原料价格最低，碳得率最高，但其储存量略低于硬碳材料
1. 石墨基材料
石墨作为锂离子的一种商用阳极材料，由于形成的钠-石墨插层化合物的热力学不 稳定，因此不利于钠离子的嵌入。
Y. Wang, R. Xiao, Y.-S. Hu, M. Avdeev, L. Chen, Nat. Commun. 2015, 6, 6954
这些层状Ti基阳极材料具有较好的电压范围(0.5~1.0v)和良好的循环稳定性，但相 对较低的比容量(<120 mAh g−1)和初始库仑效率是主要问题。
膨胀石墨
从原始石墨(PG)到石墨氧化物(GO)到膨 胀石墨(EG)的第二次充放电曲线：PG， GO，EG-1h，EG-5h(1h和5h) 更高的可逆容量(≈35 mAg−1)，且循环 性能好，但初始库仑效率低(≈49.53%)。
还原氧化石墨烯
(rGO)常用作电极材料的导电添加剂，也被用 作NIBs的阳极材料，在电流密度为25mA g−1的条件下，RGO具 有较高的可逆容量−450 mA g−1
1. ad中的纳米孔金红石TiO2的具有很大的比表面积。提供更 多的活性位点。使电子和离子传输更快，有效地增加容量 和电子传输速度。其容量高达245.3 mAh /g，在4 000次循环 后10 C时，容量保持率为94.4% 2. bf中金红石型TiO2中掺杂低价态元素可以有效地产生氧空 位，从而获得更高的电子电导率 3. ce通过优化Fe含量和形貌结构，研究了掺铁的三维花椰菜 形的金红石TiO2，Fe掺杂有效地缩小了带隙，增加了氧真 空的电子/离子电导率，但初始不可逆循环仍是一个挑战。
14周期Si、Ge、Sn、Pb
• Si：具有较高的容量(960 mAhg-1)，低导电性和大的体 积变化(低容量和循环性能) • Ge：成本高、低容量 • Sn：具有较高的容量和合适的成本
15周期P、Sb
• P：高容量和低成本 • Sb：容量适中660mAh/g，反应电位较低
NIBs元素阳极材料的理论容量与电压的关系
sodiation-disodiation
不可逆的NaO2 的形成导致其 18.5%的库伦 效率
rGO第一次嵌钠的原位TEM研究
虽然钠离子嵌入石墨化层是热力学不利的，但通过表面吸附能够储存更多钠。因 此通过电化学方法研究了大表面积石墨烯纳米片对钠离子的吸附性能 另一种策略是优化电解液，利用所谓的共插层现象，例如乙醚基电解质体系：长 链溶剂(如醚基化合物)对碱离子(如K、Na和Li)的屏蔽作用降低了它们的势垒，使 离子更容易嵌入到石墨化层中。
钠电池领域的研究综述
报告人：殷秀平 导师：张久俊院长，赵玉峰教授
1.研究背景
虽然是作为最先进的储能二次电池的锂离子电池，已 广泛应用于小型电子产品并有可能成为未来新能源汽 车的动力电池以及大规模储能工程的配套电源。但是 锂离子电池又有其存在的问题：
安全性问题—在锂离子电池中，除了正常的充放电外，还存在很多放热副反应， 电池温度过高或充电电压过高时，放热副反应就可能会被引发从而引起一系列安 全问题。 成本问题—高昂的成本是制约锂离子电池普及使用的一个重要因素。LiCoO2是研 究最早且技术最成熟的锂离子电池正极材料，在锂离子电池正极材料市场占主导 地位，但是钴资源匮乏，价格昂贵，直接导致电池成本高。 锂资源短缺—我国的锂储量十分有限，仅占地壳的0.0065%，并且分布不均， 我国主要集中在青海，西藏等偏远地区，开发利用会有很多困难。。
有机材料
•化合物种类繁多，含量丰富；具有柔性结构
一. 碳基材料
天然石墨
石墨类
人造石墨
改性石墨
碳基材料
硬碳
焦炭
无定型碳 材料
软碳
中间相碳微球
碳纤维，PAS
具有较高的≈300 mAh g−1的 容量和优异的循环性能
树脂
NIBs碳质负极材料常用前驱体的主要性能：原料价格、碳 产量、生产价格、负材料性能、价格/性能比
Li Na
3
钠离子电池的工作原理：
正极材料
电池的核心部件 负极材料
电解液
隔膜 电池外壳
性 能
电池电化学性能
充电时钠离子从阳极脱嵌进入阴极，放电时钠离子从阴极 进入阳极。外电路电子从负极进入阳极钠离子被还原成钠
NIBs面临的主要挑战 • (1)低的初始库仑效率 • (2)大的体积膨胀 • (3)适度循环/速率性能 • (4对钠储存机制的认识不足.
1
2
3
基于上述原因，研究人员又将目光转向了与锂同一主族的钠
表1 钠单质与锂单质的比较
金属 原子量/ g 密度/ mol-1 g cm-3 6.94 22.99 0.534 0.968 离子半径 价态变化 比容量/ / mAh g-1 pm 68 1 3862 97 1 1166 标准电势 地壳丰度 价格/ /Vvs.SHE 元 kg-1 -3.04 -2.7 0.006% 2.64% ~40 ~2
1.第14组元素(Si、Ge和Sn) 15周期P、Sb：
Si采用静电纺丝技术制备了一种竹节状 纳米结构，即蛋黄壳碳/硅纳米嵌入一 维碳纳米材料。三维骨架具有良好的电 化学存储性能，有效地减缓了体积膨胀 的影响 图5c中的循环性能表明，在50 mA g−1 下，Si/C-3在0.0 1~3V范围内2 0 0次循 环后容量为454.5 mAh g−1，表明Si/C3 具有良好的循环性能.
掺杂、涂层和纳米化是提高这些材料性能的主要策略
•固有的低导电性导致性能较差
非晶态TiO2
•在导电衬底(如Cu或Ti)上生长纳米的TiO2，缩短了扩散路径，提高电子导电性。
•三维开放结构，易于加工，但低电子效率的差的电导率
锐钛矿型TiO2 合金材料
•一般采用改变形貌、异质原子掺杂和碳包覆 •较高的容量，膨胀导致库伦效率低，循环性能差 •功率密度大
钠电池负极材料的种类：
1.Carbonaceous materials 2.Titanium-based materials, 3.Alloy materials 4.Chalcogen-based materials anic materials
研究了NIBs阳极材料的比容量(mAh g−1)与电压(V)的关系
其合成方法简单、具有特殊的层状或隧道状结构而被广泛用作钠离子插入阳极材料。Na2Ti3O7 以 其低的NA插入电位和高容量的200 mAh/g为代表。其层状结构每单位可吸收两个Na离子，平均电 压范围为0.5~1.0V。该化合物存在电子电导率低、结构不稳定等缺点，表现出较低的倍率性能和较 低的循环稳定性，限制了其进一步的应用
板钛矿型TiO2：
研究较少
1. 氮掺杂TiO 2-b纳米棒具有较高 的≈224.5 mAh /g的比容量和良好 的倍率性能 2. 四方凹凸棒石结构沿c轴有较大 的2×2通道，可作为离子扩散和嵌 入的潜在途径，其可逆容量为85 mAh/g，但初始放电为280 mAh/g
Na2TinO2n+1(2≤n≤9)系列化合物：
TiO2：无定型和多晶态（锐钛矿型、金红石型和板钛矿） 需要掺杂和涂覆工艺来改善其差的电子导电性和机械稳定 性