背景

リチウムイオン電池は、可逆容量とサイクル安定性が高いため、1990 年代から充電式電池として広く使用されています。リチウムの価格が大幅に上昇し、リチウムおよびリチウムイオン電池のその他の基本コンポーネントの需要が増加していることにより、リチウム電池の上流原材料の不足が増大しており、既存の豊富な元素をベースにした新しくて安価な電気化学システムの探索を余儀なくされています。 。低コストのナトリウムイオン電池が最良の選択肢です。ナトリウムイオン電池は、リチウムイオン電池とともにほぼ発見されましたが、イオン半径が大きく容量が小さいため、リチウム電気の研究に傾き、ナトリウムイオン電池の研究はほぼ停滞しました。近年の電気自動車やエネルギー貯蔵産業の急速な成長に伴い、リチウムイオン電池と同時に提案されたナトリウムイオン電池が再び注目を集めています。'の注意。

リチウム、ナトリウム、カリウムはすべて元素周期表のアルカリ金属です。これらは同様の物理的および化学的特性を有しており、理論的には二次電池材料として使用できます。ナトリウム資源は非常に豊富で、地殻に広く分布しており、抽出も簡単です。ナトリウムはリチウムの代替品として電池分野でますます注目されています。バッテリーメーカーsスクランブルナトリウムイオン電池の技術路線を立ち上げる。新しいエネルギー貯蔵の開発加速に関する指針となる意見, 第14次5ヵ年計画期間におけるエネルギー分野の科学技術イノベーション計画、 そして第14次5カ年計画期間中の新エネルギー貯蔵開発の実施計画国家発展改革委員会と国家エネルギー局が発行した報告書では、ナトリウムイオン電池などの新世代の高性能エネルギー貯蔵技術の開発について言及している。工業情報化省（MIIT）も、新エネルギー産業の発展のための安定器として、ナトリウムイオン電池などの新しい電池を推進してきました。ナトリウムイオン電池の業界標準も策定中です。業界の投資が増加し、技術が成熟し、産業チェーンが徐々に改善されるにつれて、コストパフォーマンスの高いナトリウムイオン電池がリチウムイオン電池市場の一部を占めることが予想されます。

ナトリウムイオン電池とリチウムイオン電池

• ナトリウムイオン電池のカーボン負極は黒鉛に比べて安価で改質スペースが大きい。
• アルミニウム箔は、ナトリウムイオン電池の正極および負極の集電体として使用できます。リチウムイオン電池はマイナス電位が低いため、腐食しない銅箔を使用する必要があります。一方、ナトリウムイオン電池は負の電位が高いため、ナトリウムと合金になりません。アルミニウム箔は銅箔に比べて軽量であり、コストが低い。
• 電解液中でのNaの溶解度は、⁺ 李よりも約30％低い⁺。溶解速度が高く、電極と電解質の界面での電荷移動抵抗が小さいため、電極のダイナミクスが向上します。そのため、ナトリウムイオン充電の高温時、低温時の放電速度が高く、低温性能に優れ、急速充電が可能です。
• ナトリウムイオン電池には、正極材料の幅広い選択肢があります。周期表の第 1 行にあるほぼすべての遷移金属元素は、ナトリウム イオン電池で使用できます。これはNaのサイズ差が大きいためです。⁺ (半径 0.102nm) と遷移金属イオン (半径 0.05 ～ 0.07nm) が分離されやすくなります。
• ナトリウムイオン電池の内部抵抗はリチウムイオン電池に比べて高くなります。ナトリウムイオン電池は、リチウム電池に比べてショート時の瞬間発熱が少なく、温度上昇が遅く、熱暴走温度が高いため安全です。
• ナトリウムイオンの半径が大きいため、電極材料からナトリウムイオンが除去されるときに材料の破壊が生じる可能性があり、電池の全体的な運動性能と電極の完全性に影響を及ぼします。
• ナトリウムは標準電極電位がはるかに高く（リチウムより0.33V高い）、その結果エネルギー密度が低くなり、電力分野でリチウムイオン電池と競争することが困難になります。

最新の研究の進捗状況

近年、ナトリウムイオン電池に関する研究には、ナトリウムイオン電池用のコバルトフリー正極材料の開発、ナトリウムイオン電池正極用の低コストポリアニオン性硫酸塩、ナトリウム正極に使用されるナノ鉛化合物などが含まれています。 - イオン電池、ナトリウムイオン電池用有機負極材料の基礎研究から商業応用の可能性、ナトリウムイオン電池用負極材料として使用されるスズ系金属酸化物および硫化物、ナトリウムイオン電池用先端炭素材料のナノエンジニアリングとその応用ナトリウムイオン電池の研究における高度な現場特性評価の研究。一般に、ナトリウムイオン電池の全体的な競争力を向上させるために、改質手段の最適化、調製方法の改善、ナトリウム貯蔵機構の探索などの観点から、高性能の正極材料および負極材料を得ることは依然として研究のホットスポットである。