Электродные материалы для перезаряжаемых натрий-ионных аккумуляторов: потенциальные альтернативы современным литий-ионным аккумуляторам

Литий-ионные аккумуляторы (LIB) доминируют на мировом рынке перезаряжаемых аккумуляторов благодаря их выдающимся энергетическим и мощностным характеристикам. В частности, подчеркивается роль LIB в обеспечении электромобилей (EV) как средства замены существующих автомобилей с двигателями, работающими на нефтяном топливе, для сокращения потребления нефтяных ресурсов и выбросов CO2. В отличие от лития, натрий является одним из наиболее распространенных элементов на Земле и обладает сходными химическими свойствами, что указывает на возможность применения натриевой химии в аналогичной аккумуляторной системе. В 1970–1980-х годах исследовались как натрий-ионные, так и литий-ионные электроды, однако более высокая плотность энергии литий-ионных ячеек сделала их более пригодными для небольших портативных электронных устройств; с тех пор исследования перезаряжаемых аккумуляторов были сосредоточены главным образом на LIB. В последнее время интерес к натрий-ионным аккумуляторам (NIB) возродился под влиянием новых применений с требованиями, отличающимися от требований портативной электроники, а также обеспокоенности доступностью лития. В этой статье кратко рассматриваются отрицательные и положительные электродные материалы для NIB. Хотя напряжение натрий-интеркаляционных электродов обычно ниже, а изменение объема при удалении или внедрении натрия больше, чем у соответствующих литиевых электродов, мощностные характеристики могут варьироваться в зависимости от кристаллической структуры. Сделан вывод, что экономичные NIB могут частично заменить LIB, однако необходимы дальнейшие исследования и усовершенствования.