배경

리튬이온전지는 높은 가역용량과 사이클 안정성으로 인해 1990년대부터 2차전지로 널리 사용되어 왔다. 리튬 가격이 크게 상승하고 리튬 및 리튬 이온 배터리의 기타 기본 구성 요소에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬 배터리의 업스트림 원자재 부족이 증가함에 따라 우리는 기존의 풍부한 원소를 기반으로 하는 새롭고 저렴한 전기화학 시스템을 모색해야 합니다. . 저렴한 나트륨 이온 배터리가 최선의 선택입니다. 나트륨이온전지는 리튬이온전지와 함께 거의 발견되었으나, 이온반경이 크고 용량이 낮기 때문에 사람들은 리튬전기에 대한 연구에 더 관심을 갖게 되었고, 나트륨이온전지에 대한 연구는 거의 정체 상태에 이르렀다. 최근 전기자동차와 에너지저장산업의 급속한 성장으로 리튬이온전지와 동시에 제안된 나트륨이온전지가 다시금 주목을 받고 있다.'주의.

리튬, 나트륨, 칼륨은 주기율표에서 모두 알칼리 금속입니다. 물리적, 화학적 성질이 유사해 이론상 2차전지 소재로 활용이 가능하다. 나트륨 자원은 매우 풍부하고 지각에 널리 분포되어 있으며 추출이 간단합니다. 리튬을 대체하는 나트륨은 배터리 분야에서 점점 더 주목을 받고 있습니다. 배터리제조업체s스크램블나트륨 이온 배터리 기술 루트를 시작합니다.신에너지 저장장치 개발 가속화에 대한 의견 제시, 14차 5개년 계획기간 중 에너지분야 과학기술혁신계획, 그리고14차 5개년 계획기간 중 신에너지저장장치 개발 추진계획국가발전개혁위원회와 국가에너지국은 나트륨이온전지 등 차세대 고성능 에너지 저장기술 개발을 언급했다. 산업정보기술부(MIIT)도 에너지 신산업 발전을 위한 안정기로 나트륨이온전지 등 신규 전지를 추진하고 있다. 나트륨 이온 배터리에 대한 산업 표준도 진행 중입니다. 업계의 투자가 늘어나고 기술이 성숙해지고 산업 사슬이 점차 개선됨에 따라 비용 성능이 높은 나트륨 이온 배터리가 리튬 이온 배터리 시장의 일부를 차지할 것으로 예상됩니다.

나트륨 이온 배터리와 리튬 이온 배터리 비교

• 나트륨 이온 배터리의 탄소 음극은 흑연보다 비용이 저렴하고 변형 공간이 넓습니다.
• 알루미늄 호일은 나트륨 이온 배터리의 양극 및 음극용 집전체로 사용할 수 있습니다. 리튬이온전지는 음전위가 낮아 부식되지 않는 동박을 사용해야 한다. 반면에 나트륨 이온 배터리는 음전위가 높기 때문에 나트륨과 합금되지 않습니다. 알루미늄 호일은 구리 호일보다 무게와 가격이 저렴합니다.
• 전해질에서 Na의 용해도는⁺ Li보다 약 30% 정도 낮습니다.⁺. 용해율이 높고 전극-전해질 계면의 전하 이동 저항이 작아서 더 나은 전극 역학을 제공합니다. 따라서 나트륨이온 충전의 방전율은 고온, 저온에서 높고, 저온성능이 우수하며, 빠른 충전이 가능하다.
• 나트륨 이온 배터리는 양극 재료의 선택 폭이 더 넓습니다. 주기율표의 첫 번째 행에 있는 거의 모든 전이금속 원소는 나트륨 이온 배터리에 사용될 수 있습니다. 이는 Na의 크기 차이가 크기 때문입니다.⁺ (반경 0.102nm) 및 전이 금속 이온(반경 0.05-0.07nm)은 분리에 도움이 됩니다.
• 나트륨 이온 배터리의 내부 저항은 리튬 이온 배터리의 내부 저항보다 높습니다. 단락의 경우 리튬전지에 비해 순간열이 적고 온도상승이 느리며 열폭주온도가 높기 때문에 나트륨이온전지가 더 안전하다.
• 나트륨 이온의 반경이 크면 전극 재료에서 제거할 때 재료가 파열되어 배터리의 전반적인 운동 성능과 전극의 무결성에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 나트륨은 표준 전극 전위가 훨씬 높아(리튬보다 0.33V 높음) 에너지 밀도가 낮아 전력 부문에서 리튬이온 배터리와 경쟁하기 어렵다.

최신 연구 진행

최근 나트륨이온전지에 대한 연구로는 나트륨이온전지용 코발트가 없는 첨단 양극재, 나트륨이온전지 양극에 사용되는 저가형 폴리음이온황산염, 나트륨 양극에 사용되는 나노납 화합물 등이 있다. -이온 배터리, 잠재적인 상업 응용을 위한 나트륨 이온 배터리용 유기 음극 재료에 대한 기초 연구, 나트륨 이온 배터리의 음극 재료로 사용되는 주석 기반 금속 산화물 및 황화물, 나트륨 이온 배터리의 첨단 탄소 재료의 나노 엔지니어링 및 응용 나트륨 이온 배터리 연구에서 고급 현장 특성화. 일반적으로 나트륨 이온 배터리의 전반적인 경쟁력을 향상시키기 위해 변형 수단 최적화, 제조 방법 개선 및 나트륨 저장 메커니즘 탐구 측면에서 고성능 양극 및 음극 재료를 얻는 것이 여전히 연구 핫스팟입니다.