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一、能源問(wèn)題
能源是支撐整個(gè)人類(lèi)文明進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ),。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,，人類(lèi)社會(huì)對(duì)能源的依存度不斷提高,。 目前,，傳統(tǒng)化石能源如煤、石油,、天然氣等為人類(lèi)社會(huì)提供主要的能源,。化石能源的消費(fèi)不僅使其日趨枯竭,，且對(duì)環(huán)境影響顯著,。因此，改變現(xiàn)有不合理的能源結(jié)構(gòu)已成為人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨的首要問(wèn)題,。
目前,，大力發(fā)展的風(fēng)能、太陽(yáng)能,、潮汐能,、地?zé)崮艿染鶎儆诳稍偕鍧嵞茉矗捎谄潆S機(jī)性,、間歇性等特點(diǎn),，如果將其所產(chǎn)生的電能直接輸入電網(wǎng)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的沖擊,。在這種形勢(shì)下,，發(fā)展高效便捷的儲(chǔ)能技術(shù)以滿足人類(lèi)的能源需求成為世界范圍內(nèi)研究熱點(diǎn)。
二,、鋰離子電池
目前,，儲(chǔ)能方式主要分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能,、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能這四類(lèi),。與其他儲(chǔ)能方式相比，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)具有效率高,、投資少、使用安全,、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，最符合當(dāng)今能源的發(fā)展方向,。電化學(xué)儲(chǔ)能歷史悠久,，其中鋰離子電池是發(fā)展較為成熟的儲(chǔ)能電池,。
鋰離子電池具有能量密度大,、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作電壓高,、無(wú)記憶效應(yīng),、自放電小、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn),。但其仍然存在很多問(wèn)題,，如電池安全、循環(huán)壽命和成本問(wèn)題等,。而且隨著鋰離子電池逐漸應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē),，鋰的需求量將大大增加,，而鋰的儲(chǔ)量有限,，且分布不均，這對(duì)于發(fā)展要求價(jià)格低廉,、安全性高的智能電網(wǎng)和可再生能源大規(guī)模儲(chǔ)能的長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能電池來(lái)說(shuō),，可能是一個(gè)瓶頸問(wèn)題。因此,，亟需發(fā)展下一代綜合效能優(yōu)異的儲(chǔ)能電池新體系,。
三、鈉離子電池
相比鋰資源而言，鈉儲(chǔ)量十分豐富,，約占地殼儲(chǔ)量的 2.64%,，且分布廣泛、提煉簡(jiǎn)單,。同時(shí),，鈉和鋰在元素周期表的同一主族，具有相似的物理化學(xué)性質(zhì),，其基本的性質(zhì)對(duì)比見(jiàn)表 1,。
表1 金屬鈉與金屬鋰基本性質(zhì)對(duì)比
鈉離子電池具有與鋰離子電池類(lèi)似的工作原理，利用鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過(guò)程實(shí)現(xiàn)充放電,。
充電時(shí),，Na＋從正極脫出經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷經(jīng)外電路供給到負(fù)極,，保證正負(fù)極電荷平衡,。放電時(shí)則相反，Na＋ 從負(fù)極脫嵌,，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入正極,。
在正常的充放電情況下，鈉離子在正負(fù)極間的嵌入脫出不破壞電極材料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu),。從充放電可逆性看，鈉離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng),。因此,，發(fā)展針對(duì)于大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用的鈉離子電池技術(shù)具有重要的戰(zhàn)略意義。
四,、鈉離子電池優(yōu)勢(shì)
與鋰離子電池相比,，鈉離子電池具有的優(yōu)勢(shì)：
1.鈉鹽原材料儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉,，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料,，原料成本降低一半；
2.由于鈉鹽特性,，允許使用低濃度電解液（同樣濃度電解液,，鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20%左右）降低成本；
3.鈉離子不與鋁形成合金,，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體,，可以進(jìn)一步降低成本8%左右，降低重量10%左右,；
4.由于鈉離子電池?zé)o過(guò)放電特性,，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰電池相媲美,，但是其成本優(yōu)勢(shì)明顯,，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。
五,、鈉離子電池存在的問(wèn)題及解決方法
1.鈉離子電池是一種有別于鋰離子電池的電池體系,，將鋰離子電池電極材料直接應(yīng)用到鈉離子電池的研究上是一種捷徑。但尋找新的具有高能量密度和功率密度的正極材料,，同時(shí)尋找在循環(huán)過(guò)程中體積變化小的負(fù)極材料,，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性，才是提高鈉離子電池性能的重要途徑,，也是使鈉離子電池早日應(yīng)用到大規(guī)模儲(chǔ)能的關(guān)鍵,；
2.目前對(duì)于鈉離子電池電極材料的合成方法比較單一，傳統(tǒng)的固相法和凝膠溶膠法是主要的制備方法,，且對(duì)電極材料的改性研究較少,。尋找更簡(jiǎn)單高效的合成方法，同時(shí)對(duì)性能較好的材料進(jìn)行改性研究也是提高鈉離子電池性能的一條途徑,；
3. 安全問(wèn)題是制約鋰離子電池發(fā)展的重要因素,，而鈉離子電池同樣面臨安全問(wèn)題。因此,，大力開(kāi)發(fā)新的電解液體系,，研究更為安全的凝膠態(tài)及全固態(tài)電解質(zhì)是緩解鈉離子電池安全問(wèn)題的重要方向。
此外,，鈉離子的液態(tài)記憶這項(xiàng)難題現(xiàn)在也被攻克,。（液態(tài)記憶：將液體形狀改變，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,，自身會(huì)恢復(fù)到之前的狀態(tài),。）
隨著鈉離子電池研究的深入，將會(huì)開(kāi)發(fā)出新的材料,，電池的容量和電壓將會(huì)進(jìn)一步得到提升,。鈉離子較低的成本，使得鈉離子電池有望應(yīng)用在智能電網(wǎng)或可再生能源的大規(guī)模儲(chǔ)能中,。
