पार्श्वभूमी

1990 पासून लिथियम-आयन बॅटऱ्या रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जात आहेत कारण त्यांची उच्च उलट क्षमता आणि सायकल स्थिरता. लिथियमच्या किमतीत भरीव वाढ आणि लिथियम आणि लिथियम-आयन बॅटरीच्या इतर मूलभूत घटकांच्या वाढत्या मागणीमुळे, लिथियम बॅटरीसाठी अपस्ट्रीम कच्च्या मालाची वाढती कमतरता आम्हाला विद्यमान मुबलक घटकांवर आधारित नवीन आणि स्वस्त इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणाली शोधण्यास भाग पाडत आहे. . कमी किमतीच्या सोडियम-आयन बॅटरी हा सर्वोत्तम पर्याय आहे. लिथियम-आयन बॅटरीसह सोडियम-आयन बॅटरी जवळजवळ शोधली गेली होती, परंतु तिची आयन त्रिज्या मोठी आणि कमी क्षमतेमुळे, लोक लिथियम विजेचा अभ्यास करण्याकडे अधिक कलते आणि सोडियम-आयन बॅटरीवरील संशोधन जवळजवळ थांबले. अलिकडच्या वर्षांत इलेक्ट्रिक वाहने आणि ऊर्जा साठवण उद्योगाच्या जलद वाढीमुळे, सोडियम-आयन बॅटरी, जी लिथियम-आयन बॅटरी प्रमाणेच प्रस्तावित होती, त्याने पुन्हा लोकांना आकर्षित केले आहे.'चे लक्ष.

लिथियम, सोडियम आणि पोटॅशियम हे घटकांच्या आवर्त सारणीतील सर्व अल्कली धातू आहेत. त्यांच्याकडे समान भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आहेत आणि ते सिद्धांततः दुय्यम बॅटरी सामग्री म्हणून वापरले जाऊ शकतात. सोडियम संसाधने खूप समृद्ध आहेत, पृथ्वीच्या कवचामध्ये मोठ्या प्रमाणात वितरीत केली जातात आणि काढणे सोपे आहे. लिथियमचा पर्याय म्हणून, बॅटरी फील्डमध्ये सोडियमकडे अधिक लक्ष दिले गेले आहे. बॅटरीनिर्माताsभांडणेसोडियम-आयन बॅटरीचा तंत्रज्ञान मार्ग सुरू करण्यासाठी.नवीन ऊर्जा संचयनाच्या विकासाला गती देण्यासाठी मार्गदर्शक मते, 14 व्या पंचवार्षिक योजनेच्या कालावधीत ऊर्जा क्षेत्रातील वैज्ञानिक आणि तांत्रिक नवकल्पना योजना, आणि14 व्या पंचवार्षिक योजनेच्या कालावधीत नवीन ऊर्जा साठ्याच्या विकासासाठी अंमलबजावणी योजनानॅशनल डेव्हलपमेंट अँड रिफॉर्म कमिशन आणि नॅशनल एनर्जी ॲडमिनिस्ट्रेशनने जारी केलेले उच्च-कार्यक्षमता ऊर्जा साठवण तंत्रज्ञान जसे की सोडियम-आयन बॅटरीजची नवीन पिढी विकसित करण्याचा उल्लेख केला आहे. उद्योग आणि माहिती तंत्रज्ञान मंत्रालयाने (MIIT) नवीन ऊर्जा उद्योगाच्या विकासासाठी सोडियम-आयन बॅटरीसारख्या नवीन बॅटरींना बॅलास्ट म्हणून प्रोत्साहन दिले आहे. सोडियम-आयन बॅटरीसाठी उद्योग मानके देखील कामात आहेत. हे अपेक्षित आहे की जसे उद्योग गुंतवणूक वाढवते, तंत्रज्ञान परिपक्व होते आणि औद्योगिक साखळी हळूहळू सुधारली जाते, उच्च किमतीच्या कामगिरीसह सोडियम-आयन बॅटरी लिथियम-आयन बॅटरी मार्केटचा काही भाग व्यापेल अशी अपेक्षा आहे.

सोडियम-आयन बॅटरी विरुद्ध लिथियम-आयन बॅटरी

• सोडियम-आयन बॅटरीच्या कार्बन निगेटिव्ह इलेक्ट्रोडची किंमत कमी असते आणि ग्रेफाइटपेक्षा जास्त बदल करण्याची जागा असते.
• ॲल्युमिनियम फॉइलचा वापर सोडियम-आयन बॅटरीच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडसाठी वर्तमान संग्राहक म्हणून केला जाऊ शकतो. लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये कमी नकारात्मक क्षमता असते आणि तांबे फॉइल वापरणे आवश्यक आहे जे गंजलेले नाही. दुसरीकडे, सोडियम-आयन बॅटरीमध्ये उच्च नकारात्मक क्षमता असते, त्यामुळे ते सोडियमसह मिश्रित होत नाहीत. ॲल्युमिनिअम फॉइल हे कॉपर फॉइलपेक्षा वजन आणि किमतीत कमी आहे.
• इलेक्ट्रोलाइटमध्ये, Na ची विद्राव्यता⁺ ली पेक्षा सुमारे 30% कमी आहे⁺. विघटन दर जास्त आहे आणि इलेक्ट्रोड - इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेसमध्ये चार्ज ट्रान्सफर रेझिस्टन्स लहान आहे, जे चांगले इलेक्ट्रोड डायनॅमिक्स प्रदान करते. म्हणून, सोडियम-आयन चार्जचा डिस्चार्ज दर उच्च तापमान आणि कमी तापमानात जास्त असतो आणि कमी तापमानाची कार्यक्षमता उत्कृष्ट असते आणि ते लवकर चार्ज केले जाऊ शकते.
• सोडियम-आयन बॅटरीमध्ये सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीची विस्तृत निवड असते. नियतकालिक सारणीच्या पहिल्या रांगेतील जवळजवळ सर्व संक्रमण धातूचे घटक सोडियम-आयन बॅटरीमध्ये वापरले जाऊ शकतात. हे Na मधील मोठ्या आकाराच्या फरकामुळे आहे⁺ (त्रिज्या 0.102nm) आणि संक्रमण धातू आयन (त्रिज्या 0.05-0.07nm), जे त्यांच्या पृथक्करणासाठी अनुकूल आहेत.
• सोडियम-आयन बॅटरीची अंतर्गत प्रतिकारशक्ती लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा जास्त असते. शॉर्ट सर्किटच्या बाबतीत, तात्काळ उष्णता कमी असते, तापमान वाढ कमी असते आणि थर्मल रनअवे तापमान लिथियम बॅटरीपेक्षा जास्त असते, म्हणून सोडियम-आयन बॅटरी अधिक सुरक्षित असते.
• सोडियम-आयनच्या मोठ्या त्रिज्यामुळे जेव्हा ते इलेक्ट्रोड सामग्रीमधून काढून टाकले जाते तेव्हा सामग्री फुटू शकते, त्यामुळे बॅटरीच्या एकूण गतिज कार्यक्षमतेवर आणि इलेक्ट्रोडच्या अखंडतेवर परिणाम होतो.
• सोडियममध्ये जास्त मानक इलेक्ट्रोड क्षमता आहे (लिथियमपेक्षा 0.33V जास्त), परिणामी ऊर्जा घनता कमी होते आणि उर्जा क्षेत्रातील लिथियम-आयन बॅटरीशी स्पर्धा करणे कठीण होते.

नवीनतम संशोधन प्रगती

अलिकडच्या वर्षांत, सोडियम-आयन बॅटरीवरील संशोधनामध्ये सोडियम-आयन बॅटरीसाठी प्रगत कोबाल्ट-मुक्त कॅथोड सामग्री, सोडियम-आयन बॅटरीच्या सकारात्मक इलेक्ट्रोडसाठी कमी किमतीचे पॉलीआनिऑनिक सल्फेट, सोडियमच्या सकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये वापरलेले नॅनो-पीबी संयुगे यांचा समावेश आहे. -आयन बॅटरी, सोडियम-आयन बॅटरियांसाठी संभाव्य व्यावसायिक अनुप्रयोगांसाठी सेंद्रिय एनोड सामग्रीवर मूलभूत संशोधन, टिन-आधारित मेटल ऑक्साईड्स आणि सल्फाइड्स सोडियम-आयन बॅटरीसाठी एनोड सामग्री म्हणून वापरले जातात, सोडियम-आयन बॅटरीमध्ये प्रगत कार्बन सामग्रीचे नॅनोइंजिनियरिंग आणि सोडियम-आयन बॅटरीच्या अभ्यासात प्रगत स्थितीचे वैशिष्ट्यीकरण वापरले जाते. सर्वसाधारणपणे, सोडियम-आयन बॅटरियांची एकूण स्पर्धात्मकता सुधारण्यासाठी सुधारणेचे साधन सुधारणे, तयारी पद्धती सुधारणे आणि सोडियम स्टोरेज यंत्रणा शोधणे या पैलूंमधून उच्च कार्यक्षमता सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री मिळवणे हे अजूनही संशोधनाचे हॉटस्पॉट आहे.