钠离子电池

钠离子电池，与所有蓄电池一样，用于储存电能并使用碱金属钠的离子。

铁离子电池这个词可以用不同的方式来定义，宽泛的或狭义的。

钠离子电池可以用来概括所有使用钠离子在电解质中传输电荷的蓄电池。

属于这一广义定义的技术上最重要的实现是使用液态钠和固态电解质的热电池（高温电池）。 斑马电池和钠硫电池就是这方面的例子，因为它们具有商业用途。

类似于锂离子蓄电池这一术语的狭义定义，它排除了带有锂金属电极的锂电池，人们可以这样定义钠离子电池，其中钠离子用于在电极中存储电荷。 这不包括上面提到的液态钠电池，其中钠不以离子形式存在。

钠离子电池在环境温度下使用有机或无机水性电解质运行。 有机电解质变体的一个主要优点是它允许比水溶液更高的电池电压。

采用无机水性电解质的钠离子电池也称为盐水电池。 它们比有机电解质的变体便宜。 然而，用水系电解质的钠离子电池的能量密度小于有机电解质。 因此它们几乎不适合移动使用，而是用作固定电池，例如作为太阳能的家庭存储。 盐水电池不易燃，因此比二氧化钴锂电池更安全，后者在发生故障时会热失控。

钠比锂便宜得多，并且在全球范围内可以轻松且几乎无限地获得。 这导致用于电池生产的原材料具有成本优势。 就数量而言，氯化钠是海水的第二大成分，海盐的提取和地下矿藏的开采均已有数百年历史。 大量钠盐也作为其他采矿过程的副产品出现，例如钾盐的提取，有时由于需求不足而堆积在钾肥堆中。 更重要的是，某些类型的钠离子电池可以不用铜、钴和镍。 例如，初步估计表明钠离子技术比锂离子技术便宜。 由于使用丰富且因此便宜的材料，钠离子电池被认为是一种很有前途的电池设计，用于电池重量不重要的能量存储，例如用于风能和太阳能的固定电池存储发电厂。

钠电池在可持续性和处理方面也是一种有利的替代方案（请参阅：处理锂离子电池时的危险）。 此外，电池可以在与锂离子蓄电池相同的系统上制造。

它们使用固体电解质（β-铝酸钠类型）来传输钠离子。 由于固体电解质的电导率仅在足够高的温度下才足够高，因此电池必须保持在高温下。 负极侧可以由廉价的液态钠组成，正极侧可以由钠硫蓄电池中的硫和 Zebra 电池中的氯化镍组成（= 钠镍氯化物蓄电池）。 与便宜的电极相比，固体电解质相对昂贵。

这种类型的蓄电池在市场上销售，其中包括诸如盐水电池之类的名称。 这种类型的蓄电池的一个特点是，与大多数蓄电池，特别是锂离子蓄电池组相比，它是防深度放电的，可以放电到 0 V 的最终放电电压而不会损坏。

铅离子电池en的能量密度为每升12至24瓦时，远低于铅或锂离子电池，这对固定系统来说不是问题，但使这些钠离子电池不适合移动应用. 它们还具有较低的循环稳定性。

可汲取的容量在很大程度上取决于放电电流。 因此，此类钠离子电池更适合需要中低电流但需要长时间使用的应用。

在目前正在深入研究的带有有机电解质的钠离子电池组中，提出了各种各样的阳极、阴极和电解质材料。 这导致许多可能的组合导致不同的蓄电池参数，其中特别包括电池电压。 与锂离子电池类似，最常被提议用于钠离子电池的电解质是六氟磷酸钠等钠盐溶液。 常用于学术研究的高氯酸钠由于其爆炸性，不适合用于商业用途。 溶剂多为碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯等各种有机碳酸酯的二元或三元混合物。 根据所需的特性，有时会使用短链醚。 石墨烯形式的碳，除其他外，被用作阳极材料——金属钠原则上可以用作阳极材料，但碱金属会被电解质中的物质化学侵蚀。 作为正极材料，正在研究磷酸铁钠等磷酸盐、二磷酸盐等各种含有钠离子的材料。

根据所使用的材料，这会导致电池电压在 2 到 3.5 伏之间。

2017 年，钠离子电池只起到了很小的经济作用，但却以各种形式和变化成为研究的主题。 2018年，钠离子电池的地位有所改善，因为与锂电池相比制造成本有所下降，预计通过更简单的结构和更高的数量进一步合理化。