中國(guó)粉體網(wǎng)訊  自21世紀(jì)以來，當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大嚴(yán)峻挑戰(zhàn)為能源危機(jī)和環(huán)境問題。能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，與人類社會(huì)及其生活密不可分。目前常見的綠色能源裝置主要有：鋰離子電池、鈉離子電池、太陽能電池、超級(jí)電容器、燃料電池等。其中，鋰離子電池作為能源儲(chǔ)能裝置具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如較高的工作電壓、高的能量密度、長(zhǎng)的循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)等，這些特點(diǎn)使得其廣泛應(yīng)用于手機(jī)、手提電腦、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車等。在眾多能量存儲(chǔ)器件中，鋰離子電池是一種主要的儲(chǔ)能器件。

由于鋰離子電池被廣泛地應(yīng)用于很多領(lǐng)域，導(dǎo)致鋰資源儲(chǔ)量急劇減少。因此，與鋰離子電池具有相似充放電原理的鈉離子電池是最佳替代者。雖然鈉電的理論容量不及鋰電，但鈉資源豐富，成本低廉，其次，鈉電的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為-2.7V，比鋰電高0.3V左右，因此是非常具有發(fā)展?jié)摿Φ碾姵伢w系，近年來得到了國(guó)內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注以及深入研究。

鋰/鈉離子電池的四個(gè)主要組成部分為正極材料，負(fù)極材料，電解質(zhì)，隔膜。鋰離子電池的工作原理是Li⁺在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫出來實(shí)現(xiàn)充放電，因此被稱為“搖椅式電池”。其工作原理：在充電過程中，正極上的電子從通過外部電路傳輸?shù)截?fù)極上，Li⁺從正極上脫出進(jìn)入電解液穿過隔膜到達(dá)負(fù)極，與電子結(jié)合在一起。此時(shí)，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，正極處于貧鋰狀態(tài)；放電過程與之相反，Li⁺從負(fù)極脫出進(jìn)入電解液，穿過隔膜到達(dá)正極，與此同時(shí)，電子從外電路流向正極，與充電過程相反。電子和Li⁺都是同時(shí)行動(dòng)，方向相同但是路徑不同。正常的充放電過程中，Li⁺在層狀結(jié)構(gòu)電極材料之間不斷地嵌入脫出只會(huì)導(dǎo)致層面間距的變化，對(duì)材料的晶格結(jié)構(gòu)不會(huì)造成破壞，因此，鋰離子電池可被認(rèn)為是一種理想的可逆反應(yīng)。

鈉離子電池的充放電機(jī)理與鋰離子電池相似，是利用Na^＋在正極和負(fù)極之間的脫嵌來實(shí)現(xiàn)充放電反應(yīng)。在充電過程中，Na^＋從正極材料中脫出經(jīng)過電解液穿過隔膜嵌入負(fù)極材料，于此同時(shí)，電子從外電路到達(dá)負(fù)極與Na⁺結(jié)合。放電過程與之相反Na⁺從負(fù)極材料中脫出經(jīng)過電解質(zhì)透過隔膜到達(dá)正極材料與從外電路流向正極材料的電子結(jié)合，保證正負(fù)極電荷的平衡，從而完成儲(chǔ)存的功能。同理，鈉離子和鋰離子電池的充放電過程中，都不會(huì)對(duì)電極材料造成破壞。但是，鈉離子的半徑大于鋰離子，化學(xué)特性也有所不同。所以，適合鋰離子電池的電極材料并不一定適用于鈉離子電池。

為深入了解鋰/鈉電池的異同及目前鋰電行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺(tái)將于2021年9月16日下午15：00舉辦網(wǎng)絡(luò)直播，屆時(shí)來自桂林電子科技大學(xué)的俞兆喆副教授將作《鋰離子電池和鈉離子電池》報(bào)告，匯報(bào)人將著重對(duì)鋰/鈉離子電池的結(jié)構(gòu)、原理及其關(guān)鍵材料的異同進(jìn)行對(duì)比分析，介紹鋰/鈉離子電池用正負(fù)極材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。并從目前鋰電行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r出發(fā)，對(duì)企業(yè)技術(shù)、專利狀況以及未來鋰電發(fā)展方向做了預(yù)判。通過分析國(guó)家相關(guān)政策和鋰電池市場(chǎng)的發(fā)展，對(duì)鋰電池的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

報(bào)告人介紹

俞兆喆，博士，研究生導(dǎo)師，副教授，廣西中青年骨干教師，新加坡國(guó)立大學(xué)-深圳大學(xué)聯(lián)合國(guó)際實(shí)驗(yàn)室博士后，項(xiàng)目特聘研究員。主持國(guó)家自然科學(xué)基金，教育部工程研究中心重點(diǎn)項(xiàng)目，廣西自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，廣西區(qū)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展專項(xiàng) (科技重大專項(xiàng))子課題，廣西科技基地與人才專項(xiàng)，廣西智能制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和企業(yè)橫向項(xiàng)目等10余項(xiàng)。獲授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)，發(fā)表SCI論文20余篇，其中SCI一區(qū)論文6篇，影響因子大于9的論文2篇。獲2021年中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣西區(qū)一等獎(jiǎng)，2020年中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣西區(qū)優(yōu)勝獎(jiǎng)。獲2021年桂林電子科技大學(xué)青年教師講課比賽一等獎(jiǎng)。曾先后就職于深圳市比克電池有限公司和深圳市海洋王發(fā)展研究院，分別擔(dān)任項(xiàng)目研究員和項(xiàng)目經(jīng)理職務(wù)。完成了高安全高倍率動(dòng)力電池的研發(fā)和中試生產(chǎn)工作，開發(fā)了超級(jí)快充型鋰離子電池和超低溫極耐寒鋰離子電池。

資料來源：

張亞瓊. 鋰/鈉離子電池鉬基負(fù)極材料的研究

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）

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