【钠电池专刊】室温钠电池电极材料研究进展

点击关注储能科学与技术[导读]：本文重点介绍一些性能较为突出的室温钠离子电池电极材料，并指出要实现钠离子...

王跃生

——中国科学院物理研究所

在储能领域，锂离子电池以高能量密度、长循环寿命、高电压等诸多优点在电子领域已得到广泛的应用，并成为未来电动汽车动力电池的最佳选择。

但其存在以下缺点：

1、锂资源储量有限、分布不均匀；

2、原材料成本比较高。

因而，锂离子电池在电网大规模储能方面的应用遇到了瓶颈。

与锂相比，钠不但具有与锂相似的物理化学性质，更具有资源丰富、分布广泛、原料成本低廉等优势。

虽然目前已报道了多种钠离子电池电极材料，但大都离实用化以及进一步产业化尚有一定的距离。本文重点介绍一些性能较为突出的室温钠离子电池电极材料，并指出要实现钠离子电池的产业化，需要开发空气中稳定、高安全、高容量、高倍率、循环稳定、低成本的新型正、负极材料。以下是引言导读内容，阅读文章原文请点击下方“阅读原文”。目前，锂离子电池具备高电压、高能量密度和长循环寿命等优异性能，在日常生活中得到了广泛应用。随着锂离子电池在电动汽车上的广泛应用和电动汽车的迅速推广，锂资源消耗量不断增大。但是目前已探明的锂资源分布不均匀，70%的锂分布在南美洲地区，仅就目前锂资源的消耗程度和速度计算，在不考虑回收的情况下，估计锂资源将在65年内被消耗殆尽，目前碳酸锂的价格也一直处于波动之中，平均价格已经从2015年初的4万元/吨飙升至2016年初15万元/吨。对于大规模储能来讲，低成本和长循环寿命是最为关键的要素，因而要把锂离子电池作为大规模储能设备使用，仍然存在一些难以克服的问题。与此同时，近些年，钠离子电池在大规模储能方面再次引起人们的关注。考虑到钠与锂具有相似的物理化学性质和相似的储存机制，在自然界中储量丰富、原材料成本低廉，且由于钠与铝不会形成合金，钠离子电池的正负极集流体均可以使用成本低廉的铝箔。钠的标准电极电位为-2.74 V，比锂高约0.3 V，并且钠的原子量是锂的3倍，导致电池的能量密度低，因此钠离子电池作为电子消费品电池很难与锂离子电池竞争，但是钠离子电池作为储能电池用于电网则具有巨大的潜力。

Na+比Li+的半径要大，在相似结构中原子占位会有所区别，直接把锂离子电池电极材料的衍生物作为钠离子电池的电极材料是不合适的，所以寻找适合钠离子电池的电极材料是钠离子电池走向实用化的关键。充电过程中，Na+从正极脱出经过电解液嵌入负极，电子由外电路从正极流向负极；在放电过程中，Na+从负极材料脱出经过电解液到达正极，电子从负极到正极，整个过程和锂离子电池嵌入脱出机制相同。下文重点介绍一些近些年报道的正负极材料研究现状。



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