據(jù)外媒報道,美國華盛頓州立大學(xué)(Washington State University,WSU)與太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)的研究人員已經(jīng)研制出一款鈉離子電池,而且其儲能能力和化學(xué)性能與某些商用鋰離子電池的相當(dāng),從而使得利用豐富且廉價的材料打造具有可行性的電池技術(shù)成為可能。
(圖片來源:華盛頓州立大學(xué))
該研究團(tuán)隊(duì)報告了迄今以來有關(guān)鈉離子電池研究取得的最佳結(jié)果之一,該電池的容量與某些鋰離子電池類似,并能成功充電,在1000次充放電循環(huán)后仍能保持80%以上的電量。
鋰離子電池?zé)o處不在,廣泛用于手機(jī)、筆記本電腦和電動汽車等,但是通常由鈷和鋰等稀有且昂貴的材料制成。隨著人們對電動汽車和電力存儲的需求增加,此類材料就更難得到,而且可能會變得更貴。此外,鋰電池在滿足電網(wǎng)日益增長的能量存儲需求方面也存在問題。
另一方面,鈉離子電池由來自地球海洋或地殼中廉價、儲量豐富且具有可持續(xù)性的鈉制成,可成為良好的候選裝置,用于大規(guī)模能源存儲。不幸的是,鈉離子電池的能量存儲能力不如鋰電池。此外,鈉離子電池在充電方面也存在問題,但是為有效存儲能量,就需要具備充電能力。此種最有前景的陰極材料總會遇到一個關(guān)鍵問題,即在陰極表面會形成一層不活躍的鈉晶體,阻止鈉離子的流動,最終會讓電池失效。
作為該項(xiàng)研究的一部分,該研究團(tuán)隊(duì)打造了一個分層的金屬氧化物陰極和一種包含額外鈉離子的液態(tài)電解質(zhì),打造了一種鈉離子更濃的溶液,能夠跟陰極更好地互動。研究團(tuán)隊(duì)的陰極設(shè)計和電解質(zhì)系統(tǒng)使得鈉離子能夠繼續(xù)運(yùn)動,阻止不活躍表面晶體的形成,讓電池能夠暢通無阻地發(fā)電。
現(xiàn)在,研究人員正致力于更好地了解電解質(zhì)和陰極之間進(jìn)行的重要互動,從而可以用不同的材料來改進(jìn)電池設(shè)計。此外,研究人員還想設(shè)計一種不使用鈷的電池,因?yàn)殁捯彩且环N相對昂貴且稀有的金屬。
研究人員表示:“該項(xiàng)研究為實(shí)現(xiàn)具實(shí)用性的鈉離子電池鋪平了道路,我們獲得的有關(guān)陰極-電解質(zhì)相互作用的基本見解,為未來如何在鈉離子電池中研發(fā)無鈷或少鈷陰極材料,以及研發(fā)其他電池化學(xué)材料提供了基本思路。如果我們能夠找到可行的替代品,取代鋰和鈷,鈉離子電池就能夠真正與鋰離子電池競爭了?!?/p>
來源:蓋世汽車
作者:余秋云
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