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美国研发新款钠离子电池 1000次充放电循环后仍保持80%以上电量

2020-06-28 浏览次数:2,177 次 盖世汽车

据外媒报道,美国华盛顿州立大学(Washington State University,WSU)与太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员已经研制出一款钠离子电池,而且其储能能力和化学性能与某些商用锂离子电池的相当,从而使得利用丰富且廉价的材料打造具有可行性的电池技术成为可能。

(图片来源:华盛顿州立大学)

该研究团队报告了迄今以来有关钠离子电池研究取得的最佳结果之一,该电池的容量与某些锂离子电池类似,并能成功充电,在1000次充放电循环后仍能保持80%以上的电量。

锂离子电池无处不在,广泛用于手机、笔记本电脑和电动汽车等,但是通常由钴和锂等稀有且昂贵的材料制成。随着人们对电动汽车和电力存储的需求增加,此类材料就更难得到,而且可能会变得更贵。此外,锂电池在满足电网日益增长的能量存储需求方面也存在问题。

另一方面,钠离子电池由来自地球海洋或地壳中廉价、储量丰富且具有可持续性的钠制成,可成为良好的候选装置,用于大规模能源存储。不幸的是,钠离子电池的能量存储能力不如锂电池。此外,钠离子电池在充电方面也存在问题,但是为有效存储能量,就需要具备充电能力。此种最有前景的阴极材料总会遇到一个关键问题,即在阴极表面会形成一层不活跃的钠晶体,阻止钠离子的流动,最终会让电池失效。

作为该项研究的一部分,该研究团队打造了一个分层的金属氧化物阴极和一种包含额外钠离子的液态电解质,打造了一种钠离子更浓的溶液,能够跟阴极更好地互动。研究团队的阴极设计和电解质系统使得钠离子能够继续运动,阻止不活跃表面晶体的形成,让电池能够畅通无阻地发电。

现在,研究人员正致力于更好地了解电解质和阴极之间进行的重要互动,从而可以用不同的材料来改进电池设计。此外,研究人员还想设计一种不使用钴的电池,因为钴也是一种相对昂贵且稀有的金属。

研究人员表示:“该项研究为实现具实用性的钠离子电池铺平了道路,我们获得的有关阴极-电解质相互作用的基本见解,为未来如何在钠离子电池中研发无钴或少钴阴极材料,以及研发其他电池化学材料提供了基本思路。如果我们能够找到可行的替代品,取代锂和钴,钠离子电池就能够真正与锂离子电池竞争了。”

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