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钠离子电池(英語:Sodium-ion battery),是一种以钠离子為電荷載體的充电电池,其工作原理及結構与锂离子电池相似,差別只在以在元素週期表同組、化學特性相近的钠取代鋰。
此條目可参照英語維基百科相應條目来扩充。 (2022年12月24日) |
由於製造鋰離子電池所需的物料在資源分佈、價格及開採導致的環境破壞等問題,钠離子電池在2010年至2020年代被關注。鋰離子電池需要到的鋰、鈷、銅及鎳,在钠離子電池並不是必然需要。
钠離子電池的最大好處就是用作生產所需的資源蘊藏量豐富,但仍須要解決能量密度較低,充電週期較少的問題後才可實用化。
钠離子電池的研發在1970年代至1980年代間開始。但在1990年代,鋰離子電池顯得較有可能實用化,因而钠離子電池的研究就慢了下來。
自2010年代早期,因為製造鋰離子電池的成本上升,對钠離子電池的研究的投入開始增加。
2021年,寧德時代宣佈將會在年內投產自身研發的第一代钠离子电池,提供在有需要的使用場景中使用[1]。能量密度160 Wh/kg,並預計可提高至 200 Wh/kg。預計到 2025 年,鈉離子電池容量將增至 10 GWh[2]
钠離子電池的負極由含有钠的物料造成,作為正極的物料則不一定需要含有钠,電解質是含有钠的極性質子溶劑或極性非質子溶劑。當充電時,钠離子由負極移動到正極,而電子則流經外部電路。當放電時則以相反過程進行。
由于钠离子比锂离子更大,所以相對於鋰離子電池,能量密度較低,[3][4]因為钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐,相较于锂盐而言储量更丰富,价格更低廉。[5]此外,充電週期較少。但生產成本低,而且較安全。
钠離子電池 | 鋰離子電池 | 鉛酸電池 | |
---|---|---|---|
成本(美元,US$) / (千瓦·時,kWh ) | 40–77 (理論價-2019年)[6] | 137 (平均價-2020年).[7] | 100–300[8] |
容積能量密度 (瓦·時/升,W·h/L) | 250–375 , 原型數據[9] | 200–683 [10] | 80–90 [11] |
比能 (瓦·時/公斤,W·h/kg) | 75–200, 原型數據及產品公報[9][12][13] | 120–260[10] | 35–40[11] |
充電週期(放電深度80%)[a] | 數百至數千次[14] | 3,500[8] | 900[8] |
安全性 | 水性電池—低危險性,
钠碳電池—高危險性 |
高危險性[b] | 危險性一般 |
物料 | 蘊藏量豐富 | 蘊藏量稀少 | 有毒 |
週期穩定性 | 高 (自放電低得可以忽略) | 高 (自放電低得可以忽略) | 一般 (高自放電) |
儲能效率 | 高至92%[14] | 85–95%[15] | 70–90%[16] |
運作溫度範圍[c] | −20 °C 至 60 °C[14] | 最大範圍:−20 °C 至 60 °C.
最佳範圍:15 °C 至 35 °C[17] |
−20 °C 至 60 °C[18] |
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