在科技部高技術研究發展中心近期組織的“2020年度中國科學十大進展”評選中，鈉離子電池研究入選30項候選成果。作為新能源的一顆新星，鈉離子電池正在產業化的道路上加速向前，或成為我國引領新一輪能源革命的機會。
在科技部高技術研究發展中心近期組織的“2020年度中國科學十大進展”評選中，鈉離子電池研究入選30項候選成果。作為新能源的一顆新星，鈉離子電池正在產業化的道路上加速向前，或成為我國引領新一輪能源革命的機會。
相比于上述的傳統二次電池，有機系離子電池以離子在正負極的嵌入脫出和在兩極間擴散作為充放電基本原理，具有能量密度高，倍率高和循環壽命長的特點。在性能上可以滿足儲能系統的技術要求。然而，由于其大量使用易燃的有機電解質，在生產和使用過程中會造成爆燃事故，有安全性問題缺陷。而水系離子電池由于采用中性的鹽水溶液作為電解質，既避免了有機電解質的易燃問題，又克服了傳統水系電池的高污染，壽命短(如鉛酸電池)和價格昂貴(鎳氫電池)的缺點，是能夠滿足大型儲能技術要求的理想體系之一。因此，近年來，水系離子(鋰、鈉等)電池的研發越來越受到關注。
但是，地球上的鋰資源實際上是難以支撐大型儲能系統的應用需求的。于是，與鋰的化學性能類似的鈉被認為能夠替代鋰適用于水系離子電池體系。鈉是地球上儲量最豐富的資源之一，可以說是用之不竭。價格也顯著降低，通常為鋰鹽的1/10。因此，水系電解質的鈉離子電池被認為是最有潛力的適合大規模儲能系統的電池之一，成為最近業界研究工作的焦點。
材料是決定電池性能的關鍵一環，當前，制約水系鈉離子發展的瓶頸正是由于缺乏高性能的新型電極材料。由于正極材料占電池成本的40%左右且也是決定電池的電壓和容量的重要因素，所以開發結構穩定的正極材料是我們的重要方向。
水系鈉離子電池具有與鋰離子電池相似的結構組成及工作原理，主要由正負極材料、電解液和集流體構成的。正負極都是采用嵌鈉化合物，基本反應原理如圖所示，充電時，在電池內部，鈉離子從正極富鈉晶格中脫出來后通過電解液擴散嵌入負極晶格中，放電過程與之相反，鈉離子又回到正極，電子在電池外部從外電路以相同的方向流過以確保整個系統的電荷平衡。
實際上，鈉離子電池的研究與鋰離子電池幾乎同時起步，早在20世紀80年代，人們就開展了有機系鈉離子電池正負極材料的研究。但是與有機系鋰離子電池相比，鈉離子電池的發展緩慢。這主要是由于成功應用于有機系鋰離子電池中的正負極材料體系不能簡單地移植到鈉離子電池中。雖然二者都是以正、負極間離子嵌入/脫出反應的“搖椅式”機理作為充放電反應機理，可是因為鈉的離子半徑(0.102nm)比鋰離子和質子大許多，使得其嵌入反應困難。
而且，負極材料在接受大體積的鈉離子的嵌入反應過程中，其晶格容易發生形變甚至坍塌，影響到電池的循環性能。直到近年，在容量利用率和循環壽命方面基本滿足要求的有機系鈉離子電池用負極材料才被開發出來。
雖然水系鈉離子電池技術面臨著諸多挑戰，但它仍然為大規模儲能提供了一種安全、廉價、清潔和耐久的新體系。現在，越來越多的新材料，新構思和新技術被應用到水系鈉離子電池體系的開發中，其綜合性能也在不斷提升。相信隨著研究與開發的不斷深入，在不久的將來一定能夠實現其在儲能上的大規模應用，從而推動以智能電網和可再生能源并網為代表的清潔能源的應用。
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2022-2027年中國水系鈉離子電池行業發展分析與投資預測報告
相比于上述的傳統二次電池，有機系離子電池以離子在正負極的嵌入脫出和在兩極間擴散作為充放電基本原理，具有能量密度高，倍率高和循環壽命長的特點。在性能上可以滿足儲能系統的技術要求。然而...
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