雙碳背景下,隨著新能源汽車市場大規模爆發,大規模儲能應用在各地規劃中陸續提上日程,原本就嚴重依賴進口的鋰離子電池將面臨資源短缺的問題。
鈉離子電池是一種二次化學電池,優點眾多,包括資源豐富、成本較低、能量轉換效率高、循環壽命長、安全性高、高低溫性能優異、高倍率充放電性能良好、維護費用低等,有望在大規模電化學儲能和低速電動車領域與鋰離子電池形成互補。
目前,國內外都開始展開了鈉離子電池的產業化布局,鈉離子電池已經具備了大規模產業化的市場條件和技術條件。
那么,一節鈉離子電池是如何誕生的呢? 首先,我們先了解一下鈉離子電池的組成、工作原理和主流技術路線。
鈉離子電池由正極材料、負極材料、電解質和隔膜等組成,工作原理和鋰離子電池相似,都屬于“搖椅式”。充電時鈉離子從正極材料脫出,經過電解質嵌入負極材料,電子則從正極經由外電路運動到負極,從而維持系統的電荷平衡。
根據正極材料分類
目前鈉離子電池初具產業化前景的技術路線有三種:層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍類似物。其中,層狀過渡金屬氧化物材料優點是制備方法簡單、比容量和能量密度較高、制作成本較低,缺點是容易吸水,或與空氣反應,對材料結構的穩定性和電化學性能有影響。
鈉離子電池的設計制作,不同材料體系和結構類型的鈉離子電池極片制造工序基本一致,區別在于不同技術的鈉離子電池封裝形式、內部結構不同,裝配工序有差別。
以鈉離子軟包電池為例,其制造工序大致可分三個部分。
1、前端電極制造工序,包括電極漿料制備、電極涂布、輥壓、極片真空干燥、極片模切等;
2、后端裝配工序,包括疊片、焊接、入殼封裝、真空干燥、注液等;
3、化成分選工序,包括預封、化成、二次封裝、分容篩選等。
此外,鈉離子電池設計制作中的關鍵步驟,化成分選工序依據電池外觀結構和容量大小,不同化成環境下,選用的夾具有區別。
鈉離子電池與鋰離子電池的生產線基本類似,不同在于鈉離子電池可用鋁箔作為負極集流體,從而正負極片均采用鋁極耳
因此,一定情況下對已有的鋰離子電池生產線稍加改動,便可用于生產鈉離子電池,從而大幅節省電池企業初始鈉電投入成本。
鈉離子電池生產線(圖)
鈉離子電池生產線示意如上圖,每個工序對應的面積基本上與生產線的車間面積成正比。
審核編輯:劉清
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原文標題:一節鈉離子電池是如何誕生的?
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