日前，華盛頓州立大學(xué)（WSU）和太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的研究人員研制出一種鈉離子電池，這種電池的儲能能力和一些商用鋰離子電池的化學(xué)性能相當(dāng)，這使得利用豐富而廉價的材料開發(fā)出一種可能可行的電池技術(shù)成為可能。
該團(tuán)隊(duì)報告了迄今為止鈉離子電池的最佳結(jié)果之一。它能夠提供類似于某些鋰離子電池的容量，并能在1000次循環(huán)充電后仍能保持80％以上的電量。這項(xiàng)研究由華盛頓州立大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院的林躍和教授和PNNL的高級研究員李曉林領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)表在ACS能源通訊雜志上。
“這是鈉離子電池的一項(xiàng)重大發(fā)展，”能源部電力辦公室能源存儲主任伊姆雷·古伊克博士說，他支持了PNNL的這項(xiàng)工作?！霸谠S多應(yīng)用中，人們對用鈉離子替代鋰離子電池的潛力非常感興趣?！?/span>
鋰離子電池?zé)o處不在，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦和電動汽車等。但它們是由鈷和鋰等稀有及昂貴材料制成的。隨著對電動汽車和電力存儲的需求增加，這些材料將變得更難獲得，而且可能更昂貴。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的廉價、豐富和可持續(xù)的鈉制成，可以作為大規(guī)模能源存儲的良好候選。不幸的是，它們儲存的能量不如鋰電池。研究人員表示關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于，電池既要有高的能量密度，又要有良好的循環(huán)壽命。
研究小組設(shè)計(jì)制造了一個分層的金屬氧化物陰極和一種含有額外鈉離子的液體電解質(zhì)，該液體電解質(zhì)能與陰極產(chǎn)生良好的相互作用，鈉離子在里面可以流暢地持續(xù)流動，非活性表面晶體的形成則被抑制，最后令發(fā)電不受阻礙。
研究人員現(xiàn)在正致力于更好地理解電解液和陰極之間的重要相互作用，這樣他們就可以用不同的材料來改進(jìn)電池的設(shè)計(jì)。同時，該團(tuán)隊(duì)還想設(shè)計(jì)一種無鈷電池。
研究人員表示這項(xiàng)工作為實(shí)際的鈉離子電池鋪平了道路，為如何在未來發(fā)展鈉離子電池以及其他類型的電池化學(xué)中開發(fā)無鈷或低鈷陰極材料提供了思路。鈉離子電池或很快就能真正與鋰離子電池競爭。
來源：中國粉體網(wǎng)編輯整理