鈉離子電池電極材料研究進(jìn)展匯報(bào)人：xxx上海xxxx

xxxx學(xué)院2014.6.20目錄1引言2鈉離子電池3鈉離子電池電極材料本文目錄結(jié)構(gòu)4總結(jié)

引言1引言電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展背景能源是支撐整個(gè)人類文明進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展須臾不可或缺的基本條件。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)能源的依存度不斷提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界每年能源消費(fèi)總量的70%來(lái)源于不可再生的化石燃料(煤、石油、天氣）。中國(guó)與世界能源消耗結(jié)構(gòu)環(huán)境污染資源枯竭戰(zhàn)爭(zhēng)溫室效應(yīng)疾病1引言電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展背景因此改變現(xiàn)有不合理的能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展可再生清潔能源，并逐步替代化石能源，已成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的首要問(wèn)題。風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)崮艿染鶎儆诳稍偕鍧嵞茉?，將成為未?lái)的主要能源來(lái)源。然而，可再生能源一般具有總量大、能量密度低、隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)，導(dǎo)致其難以使用。在這種形勢(shì)下，發(fā)展高效便捷的儲(chǔ)能技術(shù)以滿足人類的能源需求成為世界范圍內(nèi)研究熱點(diǎn)。物理類儲(chǔ)能1引言電化學(xué)儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展背景目前主流的儲(chǔ)能技術(shù)效率高1引言投資少電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展背景使用安全應(yīng)用靈活電化學(xué)儲(chǔ)能1引言幾類電化學(xué)儲(chǔ)電技術(shù)比較1799年2013/12/13

Volta發(fā)明“伏打電池”目前常用的電化學(xué)儲(chǔ)能體系200years液流電池超級(jí)電容器二次電池

鉛酸電池鎳-鎘電池鋰離子電池鈉離子電池鈉離子電池2.鈉離子電池

鈉離子電池實(shí)際上是一種濃差電池，正負(fù)極由兩種不同的鈉離子嵌入化合物組成。充電時(shí)，Na+從正極脫嵌經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鈉態(tài)，正極處于貧鈉態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷經(jīng)外電路供給到負(fù)極，保證正負(fù)極電荷平衡。放電時(shí)則相反，Na+從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入正極，正極處于處于富鈉態(tài)。鈉離子電池簡(jiǎn)介鈉離子電池工作原理示意圖中科院物理所的鈉離子電池理論能量密度為180Wh/kg（基于正負(fù)極活材料的質(zhì)量計(jì)算）2.鈉離子電池鈉離子電池電極材料3.鈉離子電池電極材料鈉離子電池體系的關(guān)鍵技術(shù)鈉離子電池主要由正極、負(fù)極和電解液組成。其中，正、負(fù)極材料是電池的核心部件，其性能直接決定了電池的電化學(xué)性能，因而，開發(fā)性能優(yōu)異、價(jià)格低廉的鈉離子電池正負(fù)極材料將成為今后的研究重點(diǎn)。幾種重要的鈉離子電池正、負(fù)極材料的容量和電壓值3.鈉離子電池電極材料鈉離子電池正極材料的關(guān)鍵技術(shù)作為鈉離子電池關(guān)鍵部件之一的正極材料應(yīng)該滿足下列要求：①較高的氧化還原電位，且電位受材料嵌鈉量的影響較小；②具有較高的比容量；③有足夠的離子擴(kuò)散通道，確保鈉離子快速嵌入和脫出；④有較高的電化學(xué)反應(yīng)活性；⑤良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性；⑥應(yīng)具有制備工藝簡(jiǎn)單、資源豐富以及環(huán)境友好等特點(diǎn)。3.鈉離子電池電極材料鈉離子電池正極材料分類過(guò)渡金屬氧化物型聚陰離子型磷酸鹽材料氟磷酸鹽材料NASICON結(jié)構(gòu)材料3.鈉離子電池電極材料鈉離子電池負(fù)極材料的關(guān)鍵技術(shù)在尋找可行的鈉離子電池負(fù)極材料時(shí)，必須考慮以下要求：①鈉嵌入的過(guò)程中電極電位變化較小，并接近金屬鈉的電位，從而保證電池的輸出電壓高；②鈉在主體材料中的可逆嵌入量和充放電效率要盡可能高，以保證電池具有較高的能量密度；③在鈉的脫嵌過(guò)程中，主體結(jié)構(gòu)的體積變化應(yīng)盡可能小，以獲得較好的循環(huán)穩(wěn)定性；④電極材料具有較高的電子電導(dǎo)率和鈉離子遷移速率，確保電池可以進(jìn)行大電流充放電；⑤與電解液的相容性好，同時(shí)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；⑥價(jià)格低廉，原料豐富，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，容易制備。3.鈉離子電池電極材料鈉離子電池負(fù)極材料分類碳基負(fù)極材料鈦基負(fù)極材料復(fù)合氧化物型負(fù)極材料和硅、硫、磷等鈉合金負(fù)極材料美國(guó)AquionEnergy公司負(fù)極：低成本活性炭，具有電化學(xué)電容效應(yīng)；正極：Na0.44MnO2，倍率性能良好；電解液：Na2SO4中性水溶液；隔膜：無(wú)紡布；極板厚度為幾毫米；聚丙烯外包裝，方形疊堆結(jié)構(gòu)；30Wh，可用電壓為0.5-1.8V$300/kWh，鋰電成本1/3；5000次保持率85%3.鈉離子電池電極材料3.鈉離子電池電極材料鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)與未來(lái)原料資源豐富，成本低廉，分布廣泛能利用分解電勢(shì)更低的電解質(zhì)溶劑及電解質(zhì)鹽，電解質(zhì)的選擇范圍更寬有相對(duì)穩(wěn)定的電化學(xué)性能，使用更加安全優(yōu)勢(shì)總結(jié)總結(jié)鈉離子電池是一種很有發(fā)展前景的，并有可能替代鋰離子電池的新型電池。材料創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)鈉電池技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)，電池材料的研究方興未艾。鈉離子電池的正負(fù)極材料