كيف تعمل بطارية أيون الصوديوم?

تعتمد حركة أيونات الصوديوم والإلكترونات في بطاريات الصوديوم أيون على العديد من العمليات الكهروكيميائية الرئيسية:

intercalation/defintercalation: في معظم بطاريات الصوديوم أيون, كل من مواد الكاثود والأنود هي طبقات أو مسامية, قادرة على تخزين أيونات الصوديوم بشكل عكسي في شبكاتها البلورية. على سبيل المثال, أنودات الكربون الصلبة لها بنية مضطربة تستوعب أيونات الصوديوم, بينما كاثود أكسيد الطبقات (مثل nani₀.₅mn₀.₅o₂) السماح لأيونات الصوديوم بالانتقال إلى الداخل والخروج من مساحة الطبقة البينية.

تفاعلات الأكسدة: المعادن الانتقالية (مثل ني, MN, و Fe) في الكاثود يخضع لتفاعلات الأكسدة والخفض لموازنة intercalation وإطلاق أيونات الصوديوم. على سبيل المثال, في Nafepo₄, يدفع زوجان الأكسدة والاختزال.

النقل الأيوني: يجب أن يكون للكهرباء الموصلية أيونية عالية لتمكين النقل الأيوني الصوديوم الفعال. تشمل الشوارد الشائعة سداسي فوسفات الصوديوم (صَحن) يذوب في المذيبات العضوية مثل كربونات الإيثيلين (EC) والبروبيلين كربونات (الكمبيوتر الشخصي). الشوارد الصلبة الحالة, مثل الصوديوم β-alumina, يتم استكشافها أيضًا لتحسين السلامة.

الطور المنحل بالكهرباء الصلبة (يكون): خلال دورة الشحن الأولى, يتشكل فيلم SEI رقيق على سطح الأنود بسبب تحلل المنحل بالكهرباء. هذا الفيلم يمرر الأنود, منع المزيد من تدهور المنحل بالكهرباء مع السماح بنقل أيون الصوديوم. بسبب حجم أيونات na⁺ الأكبر, فيلم SEI في الطور الإلكتروليت الصلب (ضوء) أقل استقرارًا من بطاريات الليثيوم أيون, تشكل تحديا لدوران الحياة.