中國粉體網(wǎng)訊 自21世紀以來,當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大嚴峻挑戰(zhàn)為能源危機和環(huán)境問題。能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ),與人類社會及其生活密不可分。目前常見的綠色能源裝置主要有:鋰離子電池、鈉離子電池、太陽能電池、超級電容器、燃料電池等。其中,鋰離子電池作為能源儲能裝置具有很多優(yōu)點,例如較高的工作電壓、高的能量密度、長的循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)等,這些特點使得其廣泛應(yīng)用于手機、手提電腦、電動汽車、混合動力電動汽車等。在眾多能量存儲器件中,鋰離子電池是一種主要的儲能器件。
由于鋰離子電池被廣泛地應(yīng)用于很多領(lǐng)域,導(dǎo)致鋰資源儲量急劇減少。因此,與鋰離子電池具有相似充放電原理的鈉離子電池是最佳替代者。雖然鈉電的理論容量不及鋰電,但鈉資源豐富,成本低廉,其次,鈉電的標準電極電勢為-2.7V,比鋰電高0.3V左右,因此是非常具有發(fā)展?jié)摿Φ碾姵伢w系,近年來得到了國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注以及深入研究。
鋰/鈉離子電池的四個主要組成部分為正極材料,負極材料,電解質(zhì),隔膜。鋰離子電池的工作原理是Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫出來實現(xiàn)充放電,因此被稱為“搖椅式電池”。其工作原理:在充電過程中,正極上的電子從通過外部電路傳輸?shù)截摌O上,Li+從正極上脫出進入電解液穿過隔膜到達負極,與電子結(jié)合在一起。此時,負極處于富鋰狀態(tài),正極處于貧鋰狀態(tài);放電過程與之相反,Li+從負極脫出進入電解液,穿過隔膜到達正極,與此同時,電子從外電路流向正極,與充電過程相反。電子和Li+都是同時行動,方向相同但是路徑不同。正常的充放電過程中,Li+在層狀結(jié)構(gòu)電極材料之間不斷地嵌入脫出只會導(dǎo)致層面間距的變化,對材料的晶格結(jié)構(gòu)不會造成破壞,因此,鋰離子電池可被認為是一種理想的可逆反應(yīng)。
鈉離子電池的充放電機理與鋰離子電池相似,是利用Na+在正極和負極之間的脫嵌來實現(xiàn)充放電反應(yīng)。在充電過程中,Na+從正極材料中脫出經(jīng)過電解液穿過隔膜嵌入負極材料,于此同時,電子從外電路到達負極與Na+結(jié)合。放電過程與之相反Na+從負極材料中脫出經(jīng)過電解質(zhì)透過隔膜到達正極材料與從外電路流向正極材料的電子結(jié)合,保證正負極電荷的平衡,從而完成儲存的功能。同理,鈉離子和鋰離子電池的充放電過程中,都不會對電極材料造成破壞。但是,鈉離子的半徑大于鋰離子,化學(xué)特性也有所不同。所以,適合鋰離子電池的電極材料并不一定適用于鈉離子電池。
為深入了解鋰/鈉電池的異同及目前鋰電行業(yè)的發(fā)展狀況,中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺將于2021年9月16日下午15:00舉辦網(wǎng)絡(luò)直播,屆時來自桂林電子科技大學(xué)的俞兆喆副教授將作《鋰離子電池和鈉離子電池》報告,匯報人將著重對鋰/鈉離子電池的結(jié)構(gòu)、原理及其關(guān)鍵材料的異同進行對比分析,介紹鋰/鈉離子電池用正負極材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。并從目前鋰電行業(yè)的發(fā)展狀況出發(fā),對企業(yè)技術(shù)、專利狀況以及未來鋰電發(fā)展方向做了預(yù)判。通過分析國家相關(guān)政策和鋰電池市場的發(fā)展,對鋰電池的未來發(fā)展進行了展望。
報告人介紹
俞兆喆,博士,研究生導(dǎo)師,副教授,廣西中青年骨干教師,新加坡國立大學(xué)-深圳大學(xué)聯(lián)合國際實驗室博士后,項目特聘研究員。主持國家自然科學(xué)基金,教育部工程研究中心重點項目,廣西自然科學(xué)基金面上項目,廣西區(qū)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展專項 (科技重大專項)子課題,廣西科技基地與人才專項,廣西智能制造重點實驗室項目和企業(yè)橫向項目等10余項。獲授權(quán)發(fā)明專利10余項,發(fā)表SCI論文20余篇,其中SCI一區(qū)論文6篇,影響因子大于9的論文2篇。獲2021年中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣西區(qū)一等獎,2020年中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣西區(qū)優(yōu)勝獎。獲2021年桂林電子科技大學(xué)青年教師講課比賽一等獎。曾先后就職于深圳市比克電池有限公司和深圳市海洋王發(fā)展研究院,分別擔(dān)任項目研究員和項目經(jīng)理職務(wù)。完成了高安全高倍率動力電池的研發(fā)和中試生產(chǎn)工作,開發(fā)了超級快充型鋰離子電池和超低溫極耐寒鋰離子電池。
資料來源:
張亞瓊. 鋰/鈉離子電池鉬基負極材料的研究
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎)
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