研究人员打造出一种能与锂离子电池相媲美的钠离子电池

2020年06月01日 16:00 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,在电池中使用钠离子化学物质而不是普通的锂离子可以带来许多优势,因为这种元素既廉价又丰富。日前,华盛顿州立大学的科学家们提出一种设计方案,据称它可能会改变这一领域的局面--一种钠离子电池的能量容量和循环能力可能能与市场上已有的一些锂离子电池媲美。

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在某种程度上,钠离子电池就像锂离子电池一样,通过在液体电解质中的一对电极之间反弹离子来发电。然而以这种形式存在的一个问题是,在此过程中,不活动的钠晶体往往会聚集在阴极的表面并最终导致电池死亡无法再发电。另外,钠离子电池不像锂离子电池那样能够储存那么多能量。

新研究的论文首席作者、华盛顿州立大学的Junhua Song表示:“关键的挑战在于,电池既要有高的能量密度又要有良好的循环寿命。”

Song及其团队相信他们已经找到了解决这些问题的方法。该团队通过对这种钠离子电池设计的试验制造出了一种由层状金属氧化物制成的阴极和钠离子浓度更高的液体电解质电池。

测试中,研究小组发现,他们的这种电池的电解液和阴极之间的相互作用变得更加顺畅,从而使得钠离子能够持续移动、避免了阴极表面形成不活动晶体的麻烦。最终的结果是,这种电池的容量能够达到一些锂离子电池的级别,它可以不间断地发电并在1000次循环后仍能保持80%的电量。

“我们的研究揭示了阴极结构演变和表面与电解液相互作用之间的本质关联,”Lin说道,“这是有多层阴极的钠离子电池得到的最好结果,这部表明这是一种可行的技术,它可以跟锂离子电池相媲美。”

对于这一结果,研究小组表现出了兴趣,现在他们正在研究电解液如何跟阴极相互作用以便更好地理解这些相互作用并展开进一步的改进设计甚至可能避免其他稀有金属的使用。

相关研究报告已发表在《ACS Energy Letters》上。

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