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2024年国家公务员考试常识积累:钠离子电池(求真公考)
2023.03.17    |   文章来源:
  钠离子电池是一种二次电池(充电电池),主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作,与锂离子电池工作原理相似。2022年度化学领域十大新兴技术之一。
  一、工作原理
  在充放电过程中,Na+在两个电极之间往返嵌入和脱出:充电时,Na+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极;放电时则相反。
  新款18650钠离子电池,借助了钠离子转移(而不是锂离子)来存储和释放电能。
  二、技术优势
  钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐,相较于锂盐而言储量更丰富,价格更低廉。由于钠离子比锂离子更大,所以当对重量和能量密度要求不高时,钠离子电池是一种划算的替代品。
  与锂离子电池相比,钠离子电池具有的优势有:
  (1)钠盐原材料储量丰富,价格低廉,采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料,原料成本降低一半;
  (2)由于钠盐特性,允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液,钠盐电导率高于锂电解液20%左右)降低成本;
  (3)钠离子不与铝形成合金,负极可采用铝箔作为集流体,可以进一步降低成本8%左右,降低重量10%左右;
  (4)由于钠离子电池无过放电特性,允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg,可与磷酸铁锂电池相媲美,但是其成本优势明显,有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。
  刷题巩固
  【例题】关于钠离子电池的说法,错误的是(   )。
  A、钠离子电池与锂离子电池的工作原理类似,能够兼容已有的锂电设备
  B、钠离子比锂离子更易脱溶剂化,界面反应动力学更好
  C、钠离子Stokes直径比锂离子的大,高盐浓度电解液具有较高电导率
  D、钠元素地壳丰度排第6,资源分布均匀,相较锂元素成本更低
  答案:C
  【解析】本题考查科技。
  A项正确,钠离子电池是一种二次电池(充电电池),主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作,与锂离子电池工作原理相似。钠离子电池与锂离子电池生产工艺相近,如两者在电极生产过程、电池装配过程完全相同,因此设备兼容性高,企业产线转换成本较低。
  B项正确,钠离子溶剂化能低,钠离子比锂离子更易脱溶剂化,界面反应动力学更好。因此钠离子电池所用电解液体系温度窗口更宽,赋予其低温活性。
  C项错误,钠离子的Stokes(斯托克斯)直径比锂离子的小,相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率。允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液,钠盐电导率高于锂电解液20%左右)降低成本。
  D项正确,相比锂元素,钠元素地壳丰度第六,资源分布更均匀、更丰富,所以钠离子电池所需材料成本更低,价格差距随着资源紧缺将日益拉开。
  本题为选非题,故正确答案为C。


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