鈉離子電池,是一種二次電池,主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作,與鋰離子電池工作原理相似,兩者都被稱為“搖椅式”電池。
鈉離子電池的主要構成為正極、負極、隔膜、電解液和集流體,其中正極和負極材料的結構和性能決定著整個電池的儲鈉性能。正負極之間通過隔膜隔開防止短路,電解液浸潤正負極作為離子流通的介質,集流體起到收集和傳輸電子的作用。充電時,Na+從正極脫出,經電解液穿過隔膜嵌入負極,使正極處于高電勢的貧鈉態,負極處于低電勢的富鈉態。放電過程則與之相反,Na+從負極脫出,經由電解液穿過隔膜重新嵌入到正極材料中,使正極恢復到富鈉態。為保持電荷平衡,充放電過程中有相同數量的電子經外電路傳遞,與 Na+一起在正負極間遷移,使正負極發生氧化和還原反應。鈉離子電池工作原理與鋰離子基本類似,這也給鈉電池的產業化打下良好基礎。
(1)正極材料:層狀過渡金屬氧化物 vs 普魯士類化合物 vs 聚陰離子化合物
(2)負極材料:優選碳基材料
(3)電解液與隔膜:近似鋰電
(4)集流體:使用鋁箔,成本遠低于鋰電