Latar belakang

Baterai litium-ion telah banyak digunakan sebagai baterai isi ulang sejak tahun 1990-an karena kapasitas reversibelnya yang tinggi dan stabilitas siklusnya. Dengan kenaikan harga litium yang signifikan dan meningkatnya permintaan litium serta komponen dasar baterai litium-ion lainnya, meningkatnya kekurangan bahan baku hulu untuk baterai litium memaksa kita untuk mengeksplorasi sistem elektrokimia baru dan lebih murah berdasarkan unsur melimpah yang ada. . Baterai natrium-ion berbiaya lebih rendah adalah pilihan terbaik. Baterai natrium-ion hampir ditemukan bersamaan dengan baterai lithium-ion, namun karena radius ionnya yang besar dan kapasitasnya yang rendah, masyarakat lebih cenderung mempelajari kelistrikan litium, dan penelitian tentang baterai natrium-ion hampir terhenti. Dengan pesatnya pertumbuhan kendaraan listrik dan industri penyimpanan energi dalam beberapa tahun terakhir, baterai natrium-ion, yang diusulkan bersamaan dengan baterai lithium-ion, kembali menarik perhatian orang.'perhatian.

Litium, natrium, dan kalium semuanya merupakan logam alkali dalam tabel periodik unsur. Mereka memiliki sifat fisik dan kimia yang serupa dan secara teori dapat digunakan sebagai bahan baterai sekunder. Sumber daya natrium sangat kaya, tersebar luas di kerak bumi dan mudah diekstraksi. Sebagai pengganti litium, natrium semakin mendapat perhatian di bidang baterai. Bateraipabrikansberebutuntuk meluncurkan jalur teknologi baterai natrium-ion.Pendapat Pedoman Percepatan Pengembangan Penyimpanan Energi Baru, Rencana Inovasi Ilmiah dan Teknologi Bidang Energi Periode Rencana Lima Tahun ke-14, DanRencana Pelaksanaan Pengembangan Penyimpanan Energi Baru Periode Rencana Lima Tahun ke-14yang dikeluarkan oleh Komisi Pembangunan dan Reformasi Nasional dan Administrasi Energi Nasional telah menyebutkan untuk mengembangkan generasi baru teknologi penyimpanan energi berkinerja tinggi seperti baterai natrium-ion. Kementerian Perindustrian dan Teknologi Informasi (MIIT) juga telah mempromosikan baterai baru, seperti baterai natrium-ion, sebagai pemberat bagi pengembangan industri energi baru. Standar industri untuk baterai natrium-ion juga sedang dikembangkan. Diharapkan seiring dengan peningkatan investasi industri, teknologi menjadi matang dan rantai industri ditingkatkan secara bertahap, baterai natrium-ion dengan kinerja biaya tinggi diperkirakan akan menempati sebagian dari pasar baterai lithium-ion.

Baterai natrium-ion versus baterai lithium-ion

• Elektroda karbon negatif pada baterai natrium-ion memiliki biaya lebih rendah dan ruang modifikasi lebih besar dibandingkan grafit.
• Aluminium foil dapat digunakan sebagai pengumpul arus untuk elektroda positif dan negatif baterai natrium-ion. Baterai lithium-ion memiliki potensi negatif yang rendah dan harus menggunakan foil tembaga yang tidak terkorosi. Sebaliknya, baterai natrium-ion memiliki potensi negatif yang tinggi, sehingga tidak bercampur dengan natrium. Aluminium foil memiliki berat dan biaya yang lebih rendah dibandingkan foil tembaga.
• Dalam elektrolit, kelarutan Na⁺ sekitar 30% lebih rendah dari Li⁺. Laju disolusinya tinggi, dan resistansi perpindahan muatan pada antarmuka elektroda-elektrolit kecil, sehingga menghasilkan dinamika elektroda yang lebih baik. Oleh karena itu, laju pelepasan muatan natrium-ion tinggi pada suhu tinggi dan suhu rendah, dan kinerja suhu rendah sangat baik, dan dapat diisi dengan cepat.
• Baterai natrium-ion memiliki pilihan bahan elektroda positif yang lebih luas. Hampir semua unsur logam transisi pada baris pertama tabel periodik dapat digunakan dalam baterai natrium-ion. Hal ini disebabkan perbedaan ukuran yang besar antara Na⁺ (radius 0,102nm) dan ion logam transisi (radius 0,05-0,07nm), yang kondusif untuk pemisahannya.
• Resistansi internal baterai natrium-ion lebih tinggi dibandingkan baterai lithium-ion. Jika terjadi hubungan pendek, panas seketika lebih sedikit, kenaikan suhu lebih lambat, dan suhu pelarian termal lebih tinggi dibandingkan baterai litium, oleh karena itu baterai natrium-ion lebih aman.
• Radius ion natrium yang besar dapat menyebabkan pecahnya material saat dikeluarkan dari material elektroda, sehingga mempengaruhi kinerja kinetik baterai secara keseluruhan dan integritas elektroda.
• Natrium memiliki potensi elektroda standar yang jauh lebih tinggi (0,33V lebih tinggi dari litium), sehingga menghasilkan kepadatan energi yang lebih rendah dan membuatnya sulit bersaing dengan baterai litium-ion di sektor tenaga listrik.

Kemajuan penelitian terbaru

Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang baterai natrium-ion mencakup bahan katoda bebas kobalt yang canggih untuk baterai natrium-ion, polianionik sulfat berbiaya rendah untuk elektroda positif baterai natrium-ion, senyawa nano-pb yang digunakan dalam elektroda positif natrium -baterai ion, penelitian dasar tentang bahan anoda organik untuk baterai natrium-ion untuk aplikasi komersial potensial, oksida logam berbasis timah dan sulfida yang digunakan sebagai bahan anoda untuk baterai natrium-ion, Rekayasa nano bahan karbon canggih dalam baterai natrium-ion, dan aplikasi tingkat lanjut karakterisasi in situ dalam studi baterai natrium-ion. Secara umum, masih menjadi pusat penelitian untuk mendapatkan bahan elektroda positif dan negatif berkinerja tinggi dari aspek optimalisasi cara modifikasi, peningkatan metode persiapan, dan eksplorasi mekanisme penyimpanan natrium untuk meningkatkan daya saing baterai natrium-ion secara keseluruhan.