鈉離子電池制造原理

鈉離子電池(sodium-ion battery，簡稱SIBs)是一種可充電儲能電池，其具有高容量、質(zhì)量輕、發(fā)熱少、自放電低以及廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)成型的SIBs裝置，可替代傳統(tǒng)的石墨烯鋰電池，以大力推進(jìn)人類的循環(huán)能源利用。

一般來說，SIBs的工作原理如下：充/放電時(shí)，在SIBs的電極上，Na+的濃度升高/降低，伴隨著負(fù)載的應(yīng)用和它們的電極發(fā)生變化，電荷氧化/還原最終生成氫鍵。而這些反應(yīng)又由電化學(xué)電池的兩個(gè)相對容器來完成，一個(gè)相對容器中存有Na+電解質(zhì)，另一個(gè)相對容器存有電極液體。

為了滿足電子產(chǎn)件的當(dāng)前高容量和體積需求，研究人員傾向于用曲線電極來縮小SIBs的電池體積。與其他鋰離子電池類型相比，曲線電極可以更有效轉(zhuǎn)移Na+在兩個(gè)容器間。SIBs也可以被改進(jìn)為納米共聚物電極，這樣保證了電池在精密工藝過程中的高容量和定容性能。

20個(gè)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1. 鈉離子電池具有容量較高，存儲能量更大，更有利于大容量應(yīng)用；

2. SIBs具有體積較小和質(zhì)量輕，可以節(jié)約空間和重量；

3. 具有良好的耐熱性和高溫穩(wěn)定性；

4. 小的自放電率，能源貯存更加持久；

5. SIBs比其他電池具有良好的安全性，在液體極化中不易起燃；

6. 具有良好的循環(huán)能力，可以重復(fù)使用多次；

7. SIBs具有低成本，在生產(chǎn)中節(jié)省材料成本。

缺點(diǎn)：

1. 普通狀態(tài)下SIBs具有較低的電壓，不宜應(yīng)用在高壓應(yīng)用中；

2. SIBs通常具有較高的電導(dǎo)率，導(dǎo)致充放電效率較低；

3. 內(nèi)阻較高，充電和放電過程會(huì)帶來很大的損失；

4. 電極材料不穩(wěn)定，不容易長期保持；

5. 電池在高溫和惡劣條件下，有時(shí)故障率比較高；

6. SIBs容量下降在循環(huán)中會(huì)有較大損失；

7. 并不是所有的電子產(chǎn)品都可以使用鈉離子電池，比如有些設(shè)備需要保持一定的輸入電壓后才可以正常工作。

應(yīng)用場景

SIBs最先在內(nèi)燃機(jī)和汽車中使用，用來提供大電源。隨著科技發(fā)展，SIBs也被廣泛應(yīng)用于以下場景：

1. 小型電子設(shè)備：SIBs具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，非常適合用于小型的數(shù)碼產(chǎn)品，如MP3、手機(jī)、運(yùn)動(dòng)設(shè)備等，可以節(jié)省空間和重量，并提供足夠的能源。

2. 電動(dòng)車：汽車電動(dòng)化的發(fā)展，為節(jié)能減排奠定基礎(chǔ)，而SIBs作為一種可充鋰離子電池，具有安全可靠、存儲能量大、發(fā)熱少、使用壽命長、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，可以用于汽車和其他電動(dòng)車。

3. 儲能設(shè)備：SIBs在電力儲能領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，它可以替代傳統(tǒng)的鉛酸及鎳氫電池，具有快充、優(yōu)良的循環(huán)性能及耐沖擊、抗熱變形、環(huán)境友好等特點(diǎn)，為各種儲能設(shè)備提供足夠的能源及安全保障。

4. 家用電器：由于SIBs的低溫自熄、快充性能高，更符合家用電器的安全設(shè)計(jì)要求；而由于其體積小、重量輕、使用壽命長等特點(diǎn)，使得它相對于傳統(tǒng)的鉛酸及鎳氫電池具有明顯的優(yōu)勢，能夠更好的適用于家用電器的行業(yè)。

5. 軍用物資：SIBs的可重復(fù)使用，在軍用物資方面得到廣泛應(yīng)用。SIBs能夠使得裝備和道具更輕，保證軍用物資安全及充足，提高軍事裝備的使用能力。它最常用于便攜式裝備、穿戴式裝備、偵察和偵查機(jī)器人等。

6. 重要施工設(shè)備：相比傳統(tǒng)的電池，SIBs的安全性能更高，因此被廣泛應(yīng)用于各種重要設(shè)備，如橋梁施工設(shè)備、礦山、公路施工設(shè)備等，并可以長時(shí)間在重要作業(yè)現(xiàn)場保持高能量輸出，確保作業(yè)設(shè)備的安全運(yùn)行。

7. 節(jié)能減排：SIBs具有低能耗、安全可靠、體積小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)電池更環(huán)保；它們可以在太陽能、風(fēng)能及水能利用中作為輔助設(shè)備，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，提高能源的利用效率并減少能源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

8. 農(nóng)業(yè)機(jī)械：SIBs可以為農(nóng)業(yè)機(jī)械提供優(yōu)質(zhì)的電源，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械具有更高的作業(yè)能力。由于SIBs具有高密度的能量。因此它們具有功率輸出高、體積小、重量輕等特點(diǎn)，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械節(jié)省更多的電力費(fèi)用，并輔助生產(chǎn)效率提高。

9. 軌道交通：由于其穩(wěn)定性、安全可靠性和充電水平，SIBs在軌道交通行業(yè)也得到了越來越多的應(yīng)用，可以替代柴油機(jī)軌電聯(lián)結(jié)系統(tǒng)、提供長期穩(wěn)定電量及減少更多耗油等作用。此外，SIBs還可以進(jìn)一步提升軌道交通的安全性能，確保安全出行。

10. 地鐵和輕軌：SIBs由于其復(fù)位性能高、體積小重量輕的特點(diǎn)，可以替代柴油機(jī)軌電聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，給地鐵和輕軌節(jié)能減排帶來顯著效果。此外，由于其快充、使用壽命長等特點(diǎn)，還可以提高軌道交通的可靠性及運(yùn)營效率。