钠离子电池 ppt课件
《钠电池正极材料》课件
采用先进的合成方法，如化学气相沉积、溶胶-凝 胶法等，提高材料的纯度和结晶度。
电池设计优化
优化电极结构和电池设计，提高电极的利用率和 能量密度。
钠电池正极材料的发展前景和挑战
发展前景
随着可再生能源和电动汽车市场的不断 扩大，钠电池正极材料的应用前景广阔 。预计未来几年，钠电池正极材料的性 能将得到进一步提升，成本将逐渐降低 。
详细描述
在电解液中通过施加电流使原料发生电化学反应，生成目标正极材料。该方法操作简便、可控制备，适用于制备 一些特殊的正极材料，但适用范围有限，对电解液的要求较高。
03
钠电池正极材料的性能优 化
材料改性
总结词
通过改变材料的化学组成和微观结构 ，提高钠电池正极材料的电化学性能 。
详细描述
通过掺杂、合金化、复合等手段对钠 电池正极材料进行改性，可以显著提 高其电化学性能，包括能量密度、循 环寿命、倍率性能等。
液相法
总结词
通过溶液中的化学反应制备正极材料，可实现分子水平上的混合，但设备成本高 。
详细描述
将原料溶解在溶剂中，通过控制反应条件（如温度、pH值、反应时间等），使 原料发生液相反应，生成目标正极材料。该方法可实现分子水平上的混合，制备 得到的正极材料结构均匀，但设备成本较高，且对溶剂的纯度要求高。
电子转移反应
正极材料中的电子转移反应与钠离子嵌入/脱出反应相耦合。
钠离子扩散机制
钠离子在正极材料中的扩散行为对电化学性能产生重要影响。
电化学性能测试方法
循环伏安法
通过循环伏安曲线测定电 极的氧化还原反应可逆性 。
充放电测试
通过充放电曲线测定电极 的容量、能量密度和功率 密度等性能指标。
了解钠离子电池
目录
➢ 钠电的优劣势 ➢ 钠电池的正负极材料体系及技术改善方向 ➢ 钠电产业化进程
➢ 钠电产业化进程 ➢ 钠电应用场景探讨 ➢ 钠电池企业投资问题
一、钠电的优劣势
1、优势 与锂资源相比，钠资源储量非常丰富，所以在大规模应用的场景下，钠电池没有明显的资源约束。而且，钠 电池的正极材料、集流体材料的理论成本比锂电更低，在完成产业化降本之后，其初始投资成本有望较锂电 更低。 钠电池可以在-40℃到 80℃的温度区间正常工作，-20℃的环境下容量保持率接近 90%，高低温性能优于其他 二次电池。 钠电池的内阻比锂电池高，在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的 安全性。
二、钠电池的正负极材料体系及技术改善 方向
钠电池正极材料主要有四种：过渡金属层状氧化物（容量大，衰减快）、普鲁士蓝型化合物（循环 好，制备难）、聚阴离子型化合物（循环好，导电差）、有机小分子化合物（种类多，易失效）。 钠电池负极材料同样有四种：碳材料（成本低，导电性高）、钛基化合物（稳定性好，导电性差）、 合金化材料（容量高，稳定性差）、相转化材料（容量高，导电性差）。 当前国内钠电池的技术路线与改进思路： （1）筛选电池正极、负极材料，进行粒度、孔径、组成、结构等层面上的优化改性； （2）匹配电解质材料，优化电解质组成、浓度、溶剂化构型，辅以功能性添加剂； （3）研究以电极为主体，以界面、电解质为重要组成部分的电极体系在不同温湿度环境、不同充放 电条件下的电化学储能特性，以反馈优化电池体系的设计； （4）组装圆柱/方形铝壳电池，进一步评价及反馈优化全电池的组成与结构，以期在提升钠离子全 电池的能量密度、循环寿命的同时，控制电池成本； （5）在平衡性能与成本的基础上，复合超级电容器等器件，以改善电池功率特性。
钠电池正极材料PPT讲稿
2熔融钠电池（Molten sodium cells)
1Na-S电池
（a）钠硫电池 原理图
（b）不同阶段 相Na-S电池电压 曲线图
2.1Na-S电池
(a)钠硫电池原理图 熔融钠做负极，其外层被熔融硫的氧化铝管 包围。放电时：开路电压会在2.075V~ 1.74V之间，钠放电产生Na+和管壁中的 熔融S反应在不同的电压下生成不同的 Na2Sx。
金属离子的反应而产生碱性氧化物。
➢正极采用多孔碳和/或多孔金属作为
氧气的消耗和产物的运载的即时传送
系统。
➢放电反应使氧化产物和废料填充了
这些原本不是空隙的空隙。
➢氧的氧化和减少是使用的催化剂带
来的好结果。
Na++O2+e-→NaO2
E=2.263 V
(1)
2Na++O2+2e-→Na2O2
E=2.330 V
橄榄石结构
它能容纳离子在层与 层之间以及大的填隙 空间中，这样这些稳 定的化合物中就可以 同时存在钠和锂。 NaFePO4的结构证实了 这种化合物保持了尖 晶石的框架其单体晶 胞的体积为320.14Å3 。这种结构存在体积 含量接近15%的钠离子 脱出。
首次放电，Na/Na+的 电压平台为2.8V，并 一直保持到所有的钠 脱出。对于首次充电 ，在3.0V附近有一个 表明相变的平台。形 成一个有序的线性的 新单相Na0.7FePO4表 明平台要上升至3.2V 。
如排气孔、隔膜等。
优、劣势
1.标准电极电位E0为-2. 71 V， 仅比锂的-3. 04 V 高0. 33 V
2.钠资源储量丰富， 容易实现低成本生产。
钠离子电池ppt课件
钠离子电池研究背景及发展
钠离子电池的研究重点 1.阳极材料、阴极材料及电解液的制备与选择。 2.提高钠离子电池的电动势。 3.降低成本。 4.更高的性能及寿命。 5.环境友好。
9
钠离子电池研究背景及发展
阳极材料、阴极材料及电解液的制备与选择
由于钠位于锂的下一个周期，所以钠拥有比锂更大的半径，大于比锂 的半径大70%，这就导致钠离子在阴极与阳极之间进行嵌入以及脱嵌 要比锂更难。所以电极需要具备的条件有。 1.良好的扩散通道一遍钠离子能够快速转移。 2.拥有较高的嵌钠量，以获得较高的电容量。 3.电极电位受嵌钠量的影响要小。 4.良好的化学稳定性，以保证循环寿命。
化学电源的后起之秀
钠离子电池
1
目录
1.便携化学电源的现状 2.几种常用电池性能的比对 3.钠离子电池研究背景及发展 4.总结
2
便携化学电源的现状
常见便携化学电源的的种类
一次电池
碱性锌锰干电池
锌锰电池 银锌电池
等等。
3
便携化学电源的现状
二次电 池
铅蓄电 池
镍镉电 池
镍氢电 锂离子电
池
池
等等。
4
几种常用电池性能的比对
10
钠离子电池研究背景及发展
几种已经研发出的电极材料
11
钠离子电池研究背景及发展
阳极材料种类 1.氧化物型12来自钠离子电池研究背景及发展
2.聚阴离子型 磷酸盐材料
氟磷酸盐材料
钠超离子导体材料
13
钠离子电池研究背景及发展
阴极材料 碳基阴极材料 钛基阴极材料
生长在不同Ti基体上的TiO2
钠合金阴极材料
14
钠离子电池研究背景及发展
钠离子电池
钠离子电池，可在低于100℃的温度下工作实证试验中的电池模块住友电气工业与京都大学能源科学研究科的萩原研究室，共同开发出了可在低于100℃的中低温下工作的钠（Na）离子充电电池。
目前已在住友电工的大阪制作所，将4台9kWh的电池模块（36kWh）连接到该所内的电力系统上进行实证试验。
住友电工本来一直在从事蓄电用大型钒系氧化还原液流电池（Redox Flow Battery）、镍氢充电电池用多孔集电体以及锂离子充电电池极耳（Tab Lead）等电池部件业务。
其中，面向电动汽车和定置用蓄电系统的充电电池市场逐渐扩大，作为在锂（Li）等资源方面可能会受到制约的锂离子充电电池的替代品，住友电工开发出了钠离子充电电池。
此次开发的钠离子充电电池，在正负极的活性物质中采用了资源丰富的钠，而且负极的集电体可以采用Al箔而非Cu箔，与锂离子充电电池相比可以减低成本。
住友电工全面进行量产的话，那么“将有可能实现每1kWh约2万日元的成本”（住友电工电子材料研究所金属无机材料技术研究部电气化学小组组长稻泽信二）。
以前需要在300℃的温度下工作采用钠的充电电池目前有日本碍子（NGK）已实现商用化的NAS（硫磺钠）电池和瑞士MES-DEA公司的钠镍氯化物充电电池。
不过，这些电池组合使用了熔融状态的钠以及陶瓷固体电解质，因此要想使电池进行工作，就需要将温度提高至300℃。
而此次开发的电池，其特点是只用混有双(氟磺酰)亚胺钠（NaFSA）和双(氟磺酰)亚胺钾（KFSA）的熔融盐来构成电解液（图1）。
电解液的熔点只有57℃，因此电池能在57～190℃的温度范围内工作。
住友电工的稻泽表示，实际此次是在“70～80℃的温度下工作的”。
图1：融点为57 ℃的熔融盐采用融点为106℃的NaFSA和融点为96 ℃的KFSA按照1比1比例进行混合得到的熔融盐，融点降至57℃。
正极材料采用的是亚铬酸钠（NaCrO2），负极材料采用的是钠合金。
钠离子负极材料简介演示
汇报人： 日期:
目 录
• 引言 • 钠离子电池概述 • 钠离子负极材料研究进展 • 重点介绍几种钠离子负极材料 • 钠离子负极材料的挑战与前景 • 结论 • 参考文献
01
引言
背景介绍
01
钠离子电池是一种新型电池技术 ，具有潜在的高能量密度和低成 本优势，逐渐成为电池领域的研 究热点。
02
负极材料是钠离子电池中的关键 组成部分，其性能直接影响到电 池的能量密度、循环寿命和安全 性。
研究目的和意义
研究目的
探究钠离子负极材料的性能和优 化方案，为进一步推动钠离子电 池技术的解决资源短缺、环境污染等问 题提供新的解决方案，同时对于 提升我国在新能源领域的国际竞 争力具有重要意义。
有较高的技术难度和成本。
钛酸锂负极材料
钛酸锂是一种具有三维隧道结 构的化合物，可以可逆地嵌脱 钠离子。
钛酸锂具有高的比容量、良好 的循环性能和优秀的倍率性能 。
钛酸锂材料的制备方法包括化 学气相沉积、高温固相法等， 工艺成熟且较为常用。
锡基合金负极材料
锡基合金是一种多元素合金，其 中锡基材料具有较高的理论比容
06
结论
结论
潜力巨大
优势明显
钠离子电池具有巨大的潜力，有望在储能 领域得到广泛应用。
钠离子电池具有低成本、高安全性、高循 环寿命等优势，相较于锂离子电池更具竞 争力。
亟待突破
前景广阔
尽管钠离子电池具有诸多优势，但目前仍 需在能量密度、充放电性能以及稳定性等 方面实现技术突破。
随着技术的不断进步和市场需求的不断增 长，钠离子电池的前景非常广阔，有望成 为未来储能领域的重要选择。
钠离子电池发展现状
化学电源的新宠――钠离子电池PPT课件
实验部分
Na2CO3
结构和形貌的表征
实验部分
球形三元材料前驱体Mn0.675Co0.1625Ni0.1625CO3XRD图
结构和形貌的表征
实验部分
前驱体煅烧物SEM图
结构和形貌的表征
实验部分
Na1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2XRD图
层状过渡金属 氧化物NaxMO2 (M=Co、Mn、 Ni, 0<x<1)，
过渡金属氟 化物 MFx
聚阴离子型
化合物 (NaMPO4， NaMPO4F)
2.钠离子电池研究进展
钠离子电池体系的关键技术
在寻找可行的钠离子电池负极材料时，必须考虑以下要求： ① 钠嵌入的过程中电极电位变化较小，并接近金属钠的电位，从 而保证电池的输出电压高； ② 钠在主体材料中的可逆嵌入量和充放电效率要尽可能高，以保 证电池具有较高的能量密度； ③ 在钠的脱嵌过程中，主体结构的体积变化应尽可能小，以获得 较好的循环稳定性； ④ 电极材料具有较高的电子电导率和钠离子迁移速率，确保电池 可以进行大电流充放电； ⑤ 与电解液的相容性好，同时具有较高的化学稳定性和热稳定性； ⑥ 价格低廉，原料丰富，对环境无污染，容易制备。
1 引言
本文目录 结构
2钠离子电池研究进展 3 我的工作
4 总结
目录
引言
4
1引言
电化学储能技术的发展背景
能源是支撑整个人类文明进步的物质基础，也是现代社会 发展须臾不可或缺的基本条件。随着社会经济的高速发展，人 类社会对能源的依存度不断提高。据统计，目前世界每年能源 消费总量的70%来源于不可再生的化石燃料(煤、石油、天 气）。
(完整版)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。
目前,锂离子电池是发展前景最为明朗的高能电池体系，但随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧，有限的锂资源必将面临短缺问题。
钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。
若在此基础上研制出性能良、安全稳定的材料，钠离子电池将拥有比锂电池更大的市场竞争优势.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[1］，电解质的选择范围更宽；③钠电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。
与此同时，钠离子电池也存在着缺陷，如钠元素的相对原子质量比锂高很多,导致理论比容量小，不足锂的1/2；钠离子半径比锂离子半径大70％，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。
其中正极材料一般有层状NaxMO2,聚阴离子型等正极材料.负极材料大致分为碳基材料，金属及合金材料,金属氧化物材料及其他材料。
碳基负极材料研究者普遍认为，除非在高温或高压的环境下,否则要使大量钠嵌入石墨层是极其困难的,这使得钠离子电池负极材料的研究难度非常大。
1993 年，Doeff 等报道了煅烧石油焦的电化学储钠性能，该材料的可逆容量仅为85 mAh/g.Stevensa 等对不同的碱金属元素（主要包括钠、锂）嵌入和脱出中间相碳微球(MCMB）的过程进行了系统研究。
MCMB 的制备过程如下：将葡萄糖溶液在空气中加热180 ℃脱水24 h,球磨至300 μm,放置管式炉内以1 ℃/min 的速度加热至1000 ℃.取出样品，再次球磨,筛选出直径小于75 μm 的颗粒作为负极材料，均匀地涂在铜片上.虽然理论上Na 嵌入MCMB 比Li 难,但研究结果表明，在经特殊制备的MCMB 负极材料中,钠离子嵌入的比容量能够接近锂离子，达到300 mAh/g，是一种高容量的负极材料。
钠离子电池ppt课件
辊压
对干燥后的电极片进行辊压， 使其达到所需的厚度和平整度
。
电池组装和封装设备简介
01
02
03
电池组装设备
包括卷绕机、叠片机等， 用于将正负极片、隔膜等 按一定顺序卷绕或叠片成 电池芯。
注液设备
采用真空注液法或非真空 注液法，将电解液注入电 池芯中。
封装设备
包括激光焊接机、热封机 等，用于完成电池芯的密 封和引出极耳的焊接。
特点
高能量密度、长循环寿命、低成 本、环保可持续等。
发展历程及现状
发展历程
钠离子电池的研究始于上世纪80年 代，近年来随着技术的不断进步，其 性能得到了显著提升。
现状
目前，钠离子电池已经实现了商业化 应用，并在储能、电动汽车等领域得 到了广泛应用。
应用领域与前景展望
应用领域
储能系统、电动汽车、移动通信基站等。
钠离子电池ppt课件
• 钠离子电池概述 • 钠离子电池工作原理 • 钠离子电池制备工艺与设备介绍 • 钠离子电池性能测试与评估方法
目录
• 钠离子电池优缺点比较及挑战分 析
• 钠离子电池发展趋势预测与展望
目录
01
钠离子电池概述
定义与特点
定义
钠离子电池是一种二次电池，以 钠离子在正负极之间迁移来存储 和释放电能。
前景展望
随着可再生能源的快速发展和电动汽车市场的不断扩大，钠离子电池的需求将 持续增长。同时，随着技术的不断进步和成本的降低，钠离子电池的应用领域 将进一步拓宽。
02
钠离子电池工作原理
电化学反应机制
钠离子脱嵌
充电时，钠离子从正极材料中脱嵌，通过电解液和隔膜嵌入 负极材料；放电时，钠离子从负极材料中脱嵌，重新嵌入正 极材料。
钠离子电池基本原理
钠离子电池基本原理小伙伴们！今天咱们来唠唠钠离子电池这个超有趣的东西。
你知道吗？钠离子电池啊，就像是一个小小的能量魔法盒。
它的基本原理呢，其实和咱们熟悉的锂离子电池有点像，但又有自己独特的地方。
咱们先来说说电池的构成吧。
钠离子电池里面有正极、负极和电解液这些重要的小伙伴。
正极就像是一个热情好客的主人，它有着特殊的材料，能够吸引钠离子过来做客呢。
常见的正极材料有层状过渡金属氧化物之类的，这些材料就像是有着特殊形状的小房子，钠离子就可以住在里面。
负极呢，它也有自己的本事。
负极材料就像是一个耐心等待的朋友，等着钠离子从正极跑过来找它玩。
比如说硬碳材料就是一种很常用的负极材料。
想象一下，钠离子就像一个个小淘气包，在电池内部跑来跑去。
那电解液是干啥的呢？电解液就像是一条充满活力的河流，它给钠离子提供了一个可以游动的通道。
这个通道很重要哦，要是没有它，钠离子就没办法在正极和负极之间愉快地穿梭了。
电解液里面有钠盐，这些钠盐溶解在溶剂里，就形成了钠离子可以游动的环境。
当电池开始工作的时候，就像是一场有趣的接力赛。
在充电的时候，电源就像一个超级指挥官，它给电池施加一个电压。
这个时候，钠离子就像是听到了命令的小士兵，从正极材料这个小房子里跑出来，然后顺着电解液这条河流，欢快地游向负极。
负极就热情地接纳这些钠离子，把它们一个个拉到自己身边。
这个过程就像是在负极那里开了一个钠离子的小派对。
而当电池放电的时候呢，情况就反过来啦。
钠离子又从负极出发，顺着电解液的河流，游回正极。
在这个过程中，钠离子在正负极之间的来回穿梭，就会产生电流。
这个电流就可以被我们用来给手机充电呀，让小风扇转起来呀之类的。
钠离子电池还有一个很厉害的地方呢。
它的原材料很丰富哦。
钠元素在地球上的含量那可是相当可观的，不像锂元素那么稀缺。
这就意味着钠离子电池有很大的发展潜力。
就好比是一个有着无限可能的宝藏，等着人们去挖掘。
而且啊，钠离子电池在安全性方面也有自己的优势。
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
阴极: 2H ++ 2e- ===H2 ↑
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
电解
阴极
氢 气
浓度
pH值
复原
减小
增
加
大
HCl
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
4.放氧生酸型
阳极
阴极
实例
氧 气
CuSO4溶液
电极反应
CuSO4
阳极: 4OH- - 4e- === 2H2O+O2↑
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
AC
C．CuSO4溶液的pH值 逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH值 不变
•X Y •
Pt
Cu
a
b
CuSO4溶液
NaCl和酚酞溶液
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
Office
Type : Image
Type : Image
Type : Image
Type : Image
总式：
2NaCl
电解 2Na+Cl2 ↑
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
电解:使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。
电解池:借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置。
★构成条件: (1)外加直流电源 (2)与电源相连的两个电极： 接电源正极的为阳极，发生氧化反应 接电源负极的为阴极，发生还原反应 (3)电解质溶液或熔化的电解质
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是( )
钠离子电池
Sb (rhom.) + 3 Na+ + 3e- ↔ Na3Sb (hexa)
近来已报道了类似的后续研究，如Sn, SnSb, 微米Sb,等材料。
20
Qian J F, Chem. Commun., 2012, 48, 7070
储钠转换负极反应
磷及磷化物具有高容量储锂性质。我们将其用于储钠反应，发现电化 学性能与磷的晶形有关，无定形黑磷具有良好的容量与循环性。
以负极（PVC热解炭）质量计算 可逆充放电容量达173 mAhg-1 循环100周后为150 mAhg-1
29
Adv. Ener. Mater., DOI: 10.1002/ aenm.201100655
聚合物正极
电活性聚合物的正极反应一般为阴离子的掺杂-脱杂，与阳离子无关， 因此，原则上可用各种各样的高电势聚合物作为正极材料，以此摆脱无 机晶格的限制。
D. Kim et al. / Electrochemistry Commun. 18 (2012) 66–69
15
较稳定的正极体系：NaxFePO3F
加渥太华大学L.F.Nazar,法皮卡迪大学J.M.Tarascon等利用溶胶凝胶法合成了 橄榄石型纳米磷酸铁钠，发现这类材料在钠嵌入脱出过程中体积变化很小 （3.7%），因此获得循环稳定的正极材料。
5
锂资源能满足电动汽车吗？
据日本2010年报告，若50%汽车替换为电动车，需要金属锂 7.9 M吨（折合为40 M吨碳酸锂，接近全球资源储量58M吨）。
Adv. Energy Mater. 2012, DOI: 10.1002/aenm.201200026
6
替代电池体系？
资源丰富，价格低廉，环境友好。
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这类高温钠电池需在高温环境下工作，这将涉及到保 温和能耗问题，大大影响电池的实际性能。
由于以金属钠为负极的钠电池体系存在很大的安全隐患，目前还不能找到有效的解
决之道。因此，研究者提出以可储存钠离子的电极材料代替金属钠，发展钠离子电
池。
钠离子电池
2.关键材料
9
钠离子电池工作原理：与锂离子电池类似，属于“摇椅式电池”，通过钠离子在正负极间的嵌入与 脱嵌，进行充放电循环。其主要的工作原理如下图所示：
2.扫描电镜(SEM)的表征：客观地反映固体试样的表面微观形貌、 颗粒形状及粒度分布、表面成分分布等信息。
3.透射电镜(TEM)的表征：用于分析材料内部的微观组织形貌、相变、 缺陷等有关晶体结构的信息
4.循环伏安(CV)的分析
5.电化学交流阻抗的分析
6.充放电测试：得到电极材料的充放电曲线、比容量、循环性能、 倍率性能、开路电压及极化电压等基本的电化学性能参数
钠离子电池
4.现状与计划
由于钠离子的离子半 径(97pm)比锂离子的 离子半径(68pm)要大， 并且钠单质的比容量 是锂单质比容量的三 分之一还不到，这就 造成了目前研究出的 钠离子正极材料的性 能，电压平台，比容 量，循环性能等都没 有锂离子正极材料好， 如右图所示：
钠离子电池
16
4.现状与计划
聚阴离子型
过渡金属磷酸钠盐 NaMPO4(M=Fe，Co，Ni，Mn，V)
过渡金属氟磷酸钠盐 NaMPO4F(M=Fe，Co，Ni，Mn，V)
钠离子电池
2.关键材料
12
钠钴氧化合物 NaxCoO2
最早被研究的一类储钠正极材料。x的表示钠离子的含量，钠离子含量的不
同，其在 CoO2层间的配位环境就会相应地发生变化。但是研究表明此类材 料的容量不高，循环性能也不尽人意，另外，钴资源短缺，价格昂贵，有
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， 1 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 2 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， 3 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。。
钠员又将目光转向了与锂同一主族的钠上面了。
金属
原子量/ g 密度/
毒性，这类材料不适宜大规模应用。
钠离子电池
2.关键材料
13
钠锰氧化合物NaxMnO2
是一类重要的钠离子正极材料。x大小的不同，其材料的晶体结构变化也非 常大。
NaxMnO2
x 0.5, P3相- 3维隧道结构，Na 0.44MnO2 x0.5, P2相- 层状结构， Na 0.6MnO2
过渡金属(氟)磷酸钠盐
是一类较稳定的正极体系。一般以橄榄石型或 NASICON 型结构(钠超离子 导体，通式化学通式为 Na3M2(PO4)3)稳定存在，含有开放性的结构骨架和 较大的离子通道。由于PO43-的诱导效应，这类化合物具有比氧化物更高的 理论电压。
钠离子电池
2.关键材料
钠离子电池负极材料
碳基负极材料 合金类负极材料 其他储钠负极材料
17
钠离子电池技术难点
钠离子电池
2.关键材料
8
世界上最早的钠电池—20世纪60年代由美国福特公司发明了以金属钠为负极，硫为正极的 高温钠硫电池，经过半个世纪的发展，钠电池主要有钠硫电池（Na－S），钠/氯化镍电池 （Zebra电池）两种体系。
钠硫电池在300 ℃以上的高温环境下工作，当电解质管破 裂或者渗漏时，高温的液态钠和液态硫直接接触发生剧烈 反应，释放大量热，甚至引起电池爆炸
钠离子电池
钠离子电池
报告人：陈亭儒
2
主要内容
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钠离子电池
1.研究背景
化石能源逐渐枯竭—能源短缺
开发新能源
化石能源燃烧—环境污染
锂离子电池
钠离子电池
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太阳能，风能等是可再生清 洁能源，具有总量大，能量 密度低，随机性，间歇性等 特点，容易受到自然条件的 限制。因此并不能较好的利 用它们。
能量转换和储 存的可充电电 池具有广阔的 市场应用前景
钠离子电池
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3.合成与分析方法
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通常，前驱体的制备有很多方法，包括固相球磨法，燃烧法，喷雾干燥，溶胶凝胶法等等。
1.X射线衍射(XRD)分析：分析试样中的物相组成、晶体结构 及其晶胞参数等重要数据
而制成正极材料之后，会对 样品进行一系列的分析与测 试，然后进行半电池的组装， 并测定其电化学性能。
mol-1
g cm-3
表1 钠单质与锂单质的比较
离子半径/ 价态变化 比容量/
pm
mAh g-1
标 准 电 势 地壳丰度 价格/
/Vvs.SHE
元 kg-1
Li
6.94
0.534
68
1
3862
-3.04
0.006% ~40
Na
22.99
0.968
97
1
1166
-2.7
2.64% ~2
同锂离子电池相比，钠离子电池更适合作为大规模储能的器件，其具有三个方面的优势： 1.相对于锂元素而言，钠元素的标准电极电位高 0.3V，作为储能材料而言有更好的安全 性能；2.钠元素在地球上的储量丰富，地壳中金属钠的含量达到了 2.64%，并且钠元素 分布广泛，海水中就存在有丰富储量，开发方便；3.钠单质价格非常便宜。
和经济效益
1.研究背景
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锂离子电池优点
高能量密度 循环寿命长 工作电压高 无记忆效应 工作温度范围宽 自放电小
钠离子电池
1.研究背景
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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：
钠离子电池
2.关键材料
与锂离子电池类似
钠离子电池体系构成
正极材料 负极材料 电解液 隔膜 电池外壳
钠离子电池
能性
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电池的核心部件 电池电化学性能
2.关键材料
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钠钴氧化合物 NaxCoO2
氧化物型
钠锰氧化合物NaxMnO2 钠基多元过渡金属化合物
钠离子电池正极材料
钠钒氧化合物 过渡金属氟化物 MFx—是近年来发展起来的具有较大应用前景的新型正极材