《表1 几种钠电池的特点：钠电池失效研究进展》

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《钠电池失效研究进展》

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钠离子电池本质上是一种浓差电池，依靠Na+在正负极之间的嵌入和脱出来存储和释放电能.充电时，电池内部的Na+从正极脱出经过电解质与隔膜到达负极并嵌入，使电池负极处于富钠态，正极处于贫钠态，此时外电源提供的补偿电荷从正极流向负极.由于正负极之间形成电势差，从而将电能转化为化学能存储在钠离子电池中，放电时则与之相反[12].钠离子电池的正极往往选用层状Na过渡金属氧化物（Na MO2）、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物和有机化合物材料，负极选用的是碳基材料、合金类材料（Na-Me，Me=Sn、Sb、P等）、转化类材料（过渡金属氧化物/硫化物）和有机类材料[16].电解质主要分为液态和固态两大类，细分包括有机溶剂、水溶液、离子液体、固体聚合物和无机固态电解质[2，32].钠离子电池的工作温度低于100℃，铜基氧化物/煤基碳体系钠离子电池的平均工作电压为3.2 V，实际比能量约为100～150 Wh/kg[33].钠离子电池的成本低、原材料储量丰富、分布广泛且钠的化学性质与锂相似，是锂离子电池的理想替代者，适于大规模储能[34].但Na+的Shannon离子半径（102 pm）大于Li+（76 pm）[16]，在电池循环充放电过程中，其在电极材料间的嵌入和脱出更为困难，对电极材料产生较大的应力变化，使固体电解质界面（solid electrolyte interface，SEI）膜不断破碎与生成，造成电池的能量密度降低和循环稳定性变差等问题[35].目前的研究大多集中在合成高效稳定的正负极材料、优化电解质的组成、加入电解质添加剂等以提高电池的电化学性能[16].钠离子电池可应用于低速电动车、电动船及家庭储能等对能量密度要求较低的领域.目前我国已实现百千瓦时钠离子电池储能电站的示范运行，正在进行1兆瓦时钠离子储能电站示范的技术攻关.通过对材料体系和电解液的优化，可有效解决电池高温循环的问题，拓宽电池的使用温度区间，提高电池的使用寿命[36].