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全固态钠离子电池

全固态钠电池具有丰富的钠资源和极高的能量密度，具有广阔的应用前景。全固态钠电池因其良好的安全性、不可燃性、良好的热稳定性和低廉的价格而受到广泛关注，在大规模储能系统中具有巨大的潜力。

然而，实现ASSB的实际应用仍然面临着巨大的挑战，如缺乏各种固态电解质（SE）、离子电导率低、电荷转移电阻高、SE的界面问题以及ASSB中Na枝晶的生长，金属Na的应用可以提高能量密度，固体电解质也可以抑制枝晶的增长。

电解质的发展一直是制约全固态电池发展的最重要因素。在室温下工作的高性能SE应具有高化学稳定性、高离子导电性、良好的机械特性、界面相容性等。固体电解质有三种类型，包括固体聚合物电解质（SPE）、无机固体电解质（ISE）及其复合物。

 

 

研究最广泛的是氧化物、硫化物和硼氢化物。ASSB的阴极/电解质和阳极/电解质界面由于机械刚性接触而遭受不充分的界面接触。此外，钠枝晶的形成需要在ASSB中解决。

 

不使用稀有金属

新能源汽车市场的普及导致对动力电池的需求迅速增加。作为动力电池的关键原材料，镍、锰、钴、锂等资源自然备受追捧，价格也在不断上涨。

特别是对中国来说，在新能源汽车强劲需求的推动下，动力电池原材料价格迅速上涨，尤其是电池级碳酸锂。2021年初，其价格仅为5万元/吨，到2022年 12月，价格升幅比较大。

稀有金属电池材料价格飙升，推动电池越来越贵，新能源车企的产品利润大幅下降，新能源汽车补贴有所下降。

最终，新能源车企仍然走上了涨价之路，而涨价的直接后果就是平民买单。

 

 

钠离子电池

钠离子电池的研究至少可以追溯到20世纪70年代，几乎与锂离子电池的研发同时开始。近年来，随着锂资源的短缺，钠离子电池重新进入了人们的视野。

从应用前景来看，钠离子电池具有广阔的发展前景。与锂电池相比，钠离子电池具有原料资源丰富、成本低、环境友好、高低温性能好、安全性高的优点。

在资源方面，钠的地下储量排名第六，分布广泛。盐湖和海水中含有钠。钠离子电池的开发可以有效减少对锂资源进口的依赖。

 

 

全固态电解质

1980年，锂电池之父、美国科学家约翰·古德足够提出了固态电池的概念，固态电池被认为是电池的终极形式。

与液体电解质相比，固体电解质具有许多优点。

首先，电池的安全性得到了很大的提高，因为固体电解质具有较高的机械强度，并且不会形成泄漏，也不会受到锂枝晶击穿而使电池短路的影响，这大大提高了电池的安全。

在提高安全性的前提下，可以尝试使用能量更大的正极和负极。例如，负极材料可以直接使用金属锂，从而提高整个电池的能量密度。

此外，固态电池不需要电解质和隔膜，这大大简化了电池结构，促进了电池的轻量化，这是锂电池的未来方向。

 

不使用稀有金属的全固态钠离子电池的优点

高安全性

电池材料完全由无机氧化物组成，因此在使用和制造过程中无需担心火灾或有毒物质。

出色的电池性能

•利用玻璃的软化流动性，将正极和负极与固体电解质结合，以提高离子导电性。

•固体电解质具有良好的循环特性。

•结构简单，可以通过开发高电位活性材料来制造高能量密度电池。

 

2019年，Nippon Electric glass发表的关于全固态钠电池的论文《由焦磷酸钠玻璃陶瓷阴极和β〃-氧化铝固体电解质复合材料组成的无压全固态钠离子电池》发表在《美国陶瓷学会杂志》上。

2021，日本电气玻璃公司宣布开发结晶玻璃阳极材料，该材料已成功应用于全固态钠电池。该电池以丰富的钠和铁资源为材料，输出电压为3V，具有与锂离子二次电池相当的高实用性。