DETA蓄电池非可再生能源来历开释

非可再生能源来历开释的温室气体（GHG）是气候改变和全球变暖的重要因素[1]。交通运送部分担任14%的全球化石燃料GHG排放[2]。在印度，交通运送部分是第三大二氧化碳（CO2）排放源，其中路途运送占CO2总排放量的>90%。因而，世界各国和区域都在活跃倡导交通运送部分的电气化，并推广电动车辆（EVs）作为传统内燃机车辆的替代品，然后促进路途运送的脱碳。电动两轮车（电动自行车）在印度的日益普及，是向可持续交通迈出的重要一步，其潜在优势包含削减GHG排放和改善城市空气质量，例如德里（年平均PM2.5浓度为99.71微克/立方米）。在2022-23财年，印度的两轮车销量明显添加，比上一财年（2021-22年）的327,900辆增加了超过一倍，到达846,976辆[3]。车辆数量的添加也明显加剧了印度的空气污染。高暴露于空气污染，特别是颗粒物和氮氧化物（NOX），与该国严峻的健康问题有关[4]。数字

锂离子（Li-ion）可充电电池在电动轿车[7, 8]等行业中引发了增加；然而，随着锂矿需求的增加以及锂离子商场的扩张[9, 10]，对更廉价的替代品如钠基电池的需求变得明显[11]。锂资源的稀缺性和成本使得咱们有必要考虑其他储能选项，如钠离子（Na-ion）电池，考虑到钠矿物如碳酸钠、硫酸钠和氯化钠（Na2CO3、Na2SO4和NaCl）比锂廉价得多（20-30倍）[12]。印度具有丰厚的海边和石灰石矿区的钠资源，这使其成为印度科学界探究和开发Na-ion电池的理想焦点[13]。

此外，在印度，电池技能的环境影响至关重要，因为空气污染是一个紧迫的问题。经过比较环境影响，能够评价每种电池类型在其整个生命周期中的碳脚印，包含运用阶段、制造进程、原材料提取和寿命结束时的处置等各个方面。从运用寿命的视点来看，交通运送供给了对电动轿车用锂离子电池的环境影响的全面分析，强调了与锂离子电池相关的环境、经济和资源危险，并突出了电池生产、二次运用、运用和材料回收阶段的重要性，以及绿色电力在整个电池生命周期中削减碳排放的效果[14]。研讨用于生产工厂中作为蓄电器的磷酸铁锂（LiFePO4或LFP）和钠硫（NaS）电池的环境效应标明，在运用进程中，磷酸铁锂略微更可持续一些，而钠硫在电池生产方面的环境影响明显较低。经过量化温室气体排放、有毒废物产生和资源干涸等参数，能够比较铅酸电池、钠离子电池和锂离子电池的环境影响[15]。

1 文献综述

铅酸电池长期以来一直被广泛运用，现在因为其在轿车和可再生能源领域的经济重要性而正在被深入研讨。铅酸电池已被广泛用于固定式储能以及轿车发动电池[16]。锂离子电池在功率密度和能效方面表现出优于铅酸电池的功能。因而，开发出比铅酸电池更轻、更小尺度的锂离子电池是可行的。这些特性使得锂离子电池成为电动轿车的首选[17]。

锂离子电池因其耐用性和高能量/功率密度而被广泛应用于电动轿车、电子设备和储能体系中[18]。然而，内部或外部故障可能会影响电池功能，导致热失控，这是一种严峻的安全问题，可能导致火灾和爆破。对热失控的猜测、诊断和建模的研讨对于拟定防备和缓解策略至关重要，以保证锂离子电池体系的安全性[19]。

美国能源部部属的太平洋西北国家实验室在钠离子电池技能上取得了明显发展，这种新型电池具有高能量密度，使其成为电动轿车的理想选择。即使在较低的温度下，钠离子电池的功能依然微弱，处理了传统锂电池常面对的难题[20]。钠离子电池由先进的正负极组成，突显了其在导电性、稳定性、循环寿命和可逆性等关键参数中的明显优势[21]。此外，研讨还会集在开发快速充电纳米材料，以集成到基于钠离子的储能技能中，并与电动自行车相结合[22]。

2 技能比较

2.1 铅酸电池

铅酸电池（图1）由正极板（由二氧化铅（PbO2）组成）和负极板（海绵铅制成）组成。这些电极浸没在稀释的硫酸（H2SO4）溶液中。当外部负载连接到电池端子时，由二氧化铅制成的正极板和由海绵铅组成的负极板会产生化学改变，转变为硫酸铅（PbSO4）[23]。这个进程能够用以下方程式来描绘：

Fig. 1:

铅酸电池的作业原理

      
(1)

2.2 锂离子电池

为了阐明规范锂电池的作业原理，咱们能够以锂钴氧化物（LiCoO2）/石墨电池作为一个代表性例子来研讨（图2）。在电池的充电进程中，阴极材料，在这种情况下一般是LiCoO2，会经历Li+离子的脱嵌。这些Li+离子随后分散到电解液中并经过隔阂的微孔。与此一起，经过外部电路产生电子的反向活动，以坚持体系内的电中性。一起，这些Li+离子嵌入阳极材猜中，一般是石墨。在放电进程中，移动方向相反。这个进程由以下方程描绘：

Fig. 2:

锂离子电池的作业原理

2.3 钠离子电池

钠离子电池的操作原理（图3）与锂离子电池十分类似，区别在于参加能量充放电进程的是钠离子而不是锂离子。在钠离子电池中，负极一般由硬碳制成，而六氟磷酸钠（NaPF6）作为电解质。当电池进行充电进程时，正钠离子（Na+）从阴极被移出并刺进到阳极，一起电子经过外部电路移动。另一方面，当电池放电时，相反的情况会产生：Na+离子从阳极被提取并重新整合到阴极，一起电子经过外部电路活动以执行有用功能[24]。这个进程能够用以下方程式来描绘：

Fig. 3:

钠离子电池的作业原理

(5)

其中X代表宿主化合物中的氧或硫，a、b和c分别是起始材料和形成的含钠化合物的化学计量组成。