Praktische Anwendung von Natriumionenbatterie-Elektrodenmaterialien

Natriumionenbatterien ziehen aufgrund ihrer reichlichen Ressourcen und niedrigen Preise immer mehr Aufmerksamkeit auf sich. Für den Bau von Natriumionenbatteriesystemen für die energiespeicherung in großem Maßstab ist es wichtig, einen einfachen, kostengünstigen Rohstoff zu wählen. Vor kurzem haben sich Prof. Huang Yunhui vom Institut für Automobilforschung im Bereich der neuen Energie, der Tongji-Universität, Professor Luo Wei und Professor Hu Liangbing von der University of Maryland zusammengetan, um in der internationalen Top-Zeitschrift ACSEnergyLetters einen prospektiven Artikel mit dem Titel APerspectiveonElertrodeMaterialsofSodium-ionBatteriestowardsPracticalApplication zu präsentieren. Huang Yangyang, Doktorand an der Tongji-Universität, ist der Autor dieses Artikels als Erstautor. In diesem Artikel werden hauptsächlich verschiedene Natriumionenbatterie-Elektrodenmaterialien mit praktischem Anwendungspotential und die Entwicklungsperspektiven dieser Materialien vorgestellt.

Der Artikel erläutert die Vermarktungsanforderungen von Natriumionenbatterie-Elektrodenmaterialien. Auf dieser Basis werden der Forschungsstatus und der Industrialisierungsstatus von Natriumionenbatterien detailliert analysiert. In Bezug auf Kathodenmaterialien werden in der Arbeit hauptsächlich die Anwendung und die bestehenden Probleme von Schichtoxiden auf Eisen-Mangan-Basis, Preußischblau auf Eisen-Mangan-Basis und polyanionischen Verbindungen auf Eisenbasis in Natriumionenbatterien vorgestellt. In Bezug auf Anodenmaterialien führt das Papier hauptsächlich Hartkohlenstoffmaterialien und einen Vorläufer ein, der Hartkohlenstoff zu geringen Kosten synthetisiert.

Am Ende des Artikels werden die Probleme der oben genannten Materialien und die zukünftige Entwicklungsrichtung diskutiert. Die derzeitige Vermarktung von Natriumionenbatterien wird kurz vorgestellt. Gleichzeitig werden die Vor- und Nachteile von Natriumionenbatterien auf Wasserbasis und Blei-Säure-Batterien verglichen, und die Anwendung von Natriumionenbatterien auf Wasserbasis in Großlagern wird in Betracht gezogen.

Abbildung 1. (a) Lade- und Entladekurve vom Typ Na2 / 3Mn1 / 2Fe1 / 2O2 vom Typ P2. (b) Ein Diagramm der Ladung und Entladung des Na3 / 3Mn1 / 2Fe1 / 2O2 vom O3-Typ. (c) Zyklusdiagramm der Na2,67 [Fe0,5Mn0,5] O2-Zykluslebensdauer mit unterschiedlichem Na3N-Gehalt. (d) XRD-Muster von Na0,9Cu0,22-Fe0,3Mn0,48O2. (e) Zykluslebensdiagramm von Na0,9Cu0,22-Fe0,3Mn0,48O2. (f) Eine weich gepackte 2-Ah-Batterie, die aus einer positiven Na0,9Cu0,22-Fe0,3Mn0,48O2-Elektrode und einer negativen Hartkohle-Elektrode besteht. (g) Lebensdauerdiagramm der Softpack-Batterie. (h) Lade- und Entladungsdiagramm einer 1-Ah-Softpack-Batterie, die aus einer positiven NaNi1 / 3Mn1 / 3Fe1 / 3O2-Elektrode und einer negativen Hartkohle-Elektrode besteht. (i) Zykluslebensdiagramm von NaLi0.05Ni0.3Mn0.5Cu0.1Mg0.05O2 bei verschiedenen Strömen.

Figure 2. (a) Schematische Darstellung von Na3V2 (PO4) 2F1 + 2xO2-2x (0 ≤ x ≤ 1). (b) Betriebspotentiale verschiedener Polymermaterialien. (cd) Lade- und Entladungsdiagramm von Na3V2 (PO4) 2F1 + 2xO2-2x (0 ≤ x ≤ 1). (e) Ein Strukturdiagramm von Na2Fe2 (SO4) 3. (f) Lade- und Entladungsdiagramm von Na2Fe2 (SO4) 3.

Abbildung 3. (a) Lade- und Entladungsdiagramm von Na1.92FeFe (CN) 6. (b) Ein Diagramm der Ladung und Entladung von Na2MnFe (CN) 6 nach Entfernung von H2O. (c) Eine Karte mit synthetischen Geräten in großem Maßstab von 10 bis 100 kg Preußischblau. (d) Lebenskarte des preußischen blauen Zyklus für die Synthese im großen Maßstab. (e) Preußischblau ist ein Softpack-Batterieprodukt mit einem positiven Hartkohlenstoff als negativer Elektrode. (f) Lebensdauerdiagramm der Softpack-Batterie bei Raumtemperatur. (g) Ein Diagramm der Kapazitätsbeibehaltungsrate der Softpack-Batterie bei verschiedenen Temperaturen. (h) Zykluslebensdiagramm der Softpack-Batterie bei hoher Temperatur. (i) Schematische Darstellung von Cu-Fe-Preußischblau als Natriumionenbatterie auf Wasserbasis, bei der eine positive Elektrode Mn-Fe-Preußischblau als negative Elektrode verwendet wird.

Figure 4. (a) Lade- und Entladekurve von Hartkohlenstoff, erhalten durch Pyrolyse von Glucose bei verschiedenen Temperaturen. (B) Lade- und Entladekurven von Hartkohlenstoff, erhalten bei verschiedenen Karbonisierungstemperaturen. (c) Ein Produktdiagramm einer 2-Ah-Softpack-Batterie mit Hartkohle als negativer Elektrode. (d) Leistungsdiagramm für die Batterierate des Softpacks. (e) Lebensdauerdiagramm der Softpack-Batterie. (f) Lade- und Entladekurven von Kurarays Hartkohlenstoffprodukten. (g) Diagramm des "eingebetteten adsorbierten" Hartkohlenstoffmechanismus. (h) Diagramm des Mechanismus der "Adsorption und Einbettung" von Hartkohlenstoff. (i) Diagramm des Mechanismus der "Adsorptionsfüllung" von hartem Kohlenstoff.

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