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广州大学 演讲|界面粘结耦合提升钠电池负极材料性能

广州大学 演讲|界面粘结耦合提升钠电池负极材料性能 FG新能源胶粘剂
2025-05-30
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钠离子电池特征概述

锂离子电池为绿色环保的储能器件, 因具有能量密度高、循环寿命长、安全无污染等突出优势, 在电子市场、新能源汽车等储能领域得到了广泛应用, 大大提高了人类的生产生活水平。
钠离子电池体系的嵌钠材料实际上与嵌锂材料的研究工作基本同时出现,即在 20 世纪七、八十年代就开始相关探索,但由于相对嵌锂材料来说,嵌钠材料的容量和结构稳定性都较差,且构建全电池的比能量也较低,因此,在便携式电子产品蓬勃发展的爆发年代,这种较低能量密度的电池体系难以受到重视。

然而,随着锂离子电池市场需求的不断增长, 锂资源短缺和价格上涨等问题严重阻碍了其发展。钠离子电池由于具有资源丰富、价格低廉、分布广等突出优势, 引起了人们的广泛关注, 并有望成为锂离子电池的替代品。近几年关于钠离子电池的研究取得了一定的成果, 研究体系也得到了完善。钠离子电池的主要特点有:

  1. 钠资源储量丰富且分布均匀,成本低廉,是钠离子电池备受重视的关键因素

  2. 钠离子较重的质量和较大的离子半径导致钠离子电池的质量能量密度和体积能量密度都逊于锂离子电池

  3. 钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,都属于“摇椅式电池”;制造工艺也相似

  4. 结构组成方面,由于钠与铝不形成合金,钠离子电池正负极集流体都可采用铝箔,而锂离子电池负极侧需要使用铜箔集流体,铝箔相比铜箔成本更低,不仅如此,还可以设计双极性电池进一步提高能量密度

  5. 钠离子的溶剂化能比锂离子更低,即更容易脱溶剂化,界面反应动力学更好

  6. 钠离子的斯托克斯直径比锂离子更小,低浓度的钠盐电解液具有较高的离子电导率,因此可以使用较低浓度的电解液

  7. 此外,钠离子电池高低温性能更优异;且在过充过放、短路、针刺等安全测试中均不爆炸不起火,即安全性能更好


钠离子电池阳极材料与性能提升

钠离子电池电极负极材料主要包括碳基材料、合金材料和金属氧化物材料等。

钠离子电池的研究正面临着巨大的挑战, 虽然在材料结构和体系上已有较多研究, 也展现了较好的电化学性能, 但可用于实际大规模钠离子电池的电极材料体系仍不多, 容量和倍率性能仍是制约其发展的关键因素 。

电池极片在工作过程中同时存在电子和离子传递过程,而且它们往往形成纳米级尺寸的电路。如何将活性物质、导电剂、粘结剂制备成离子和电子高效导电的复合电极,对电池具有重要意义,因为各相的尺寸、形状和空间分布对电极的充电盒放电倍率性能具有决定性的影响。
根据相关大量研究表明:电池材料之间的耦合界面对电子和离子的传输至关重要。如何利用材料特征和材料之间的耦合效应重构电子云分布,对提升钠电池负极的稳定性和倍率性能有着显著影响。
尽管市场上充满很多机会,但产业链参与者们仍然面临许多挑战(如:来自对手的竞争、原材料价格波动风险、政策变化、技术迭代等)。

因此我们有必要对该行业的现状和未来的趋势有充分的理解与认识,使自身在面对市场竞争时,始终保持领先地位。


嘉宾介绍


弗格2025大湾区第三届新能源涂料与粘接大会(8月20-22日深圳)隆重邀请到:

单位:广州大学

职位:教授

嘉宾:王家海 先生

演讲主题:界面粘结耦合提升钠电池负极材料性能


深刻剖析钠电池负极材料与技术面临的挑战及解决策略,让产业链参与者们深入了解已有与潜在的机会和瓶颈,洞察行业趋势,并捕捉发展机遇!



备注:研究报告或文章是基于本公众号团队认为可靠的且目前已公开的信息,经过筛选、提炼和总结后所撰写的,假如对您的工作与兴趣有所帮助请关注、点赞与转发,谢谢。
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