额外的盐钠电池性能与锂相当

2020-06-01 18:32:26

由于这种元素的廉价和丰富的性质,使用钠离子化学而不是普通的锂离子的电池可以提供许多优势。华盛顿州立大学(Washington State University)的科学家们提出了一种被标榜为这一领域潜在游戏规则改变者的设计-一种钠离子电池,其能量容量和循环能力与市场上已有的一些锂离子电池相当。

在某种程度上,钠离子电池的功能就像锂离子电池一样,通过在液体电解液中的一对电极之间反弹离子来发电。然而,它们目前的形式存在的一个问题是,在这种情况下,不活跃的钠晶体往往会在带负电的电极(阴极)的表面积聚,最终杀死电池。此外,钠离子电池不像锂离子电池那样能容纳那么多的能量。

华盛顿州立大学(Washington State University)的宋俊华(音)是这篇论文的主要作者,他说,关键的挑战是电池既要有高能量密度,又要有良好的循环寿命。

宋和他的团队相信他们可能已经想出了解决这些缺点的办法。通过对钠离子电池的设计进行实验,研究小组生产出了一种由层状金属氧化物制成的阴极和具有更高浓度钠离子的液体电解质的版本。

在测试中,研究小组发现,这导致电解质和阴极之间的相互作用更加顺畅,使钠离子能够持续移动,并避免了在阴极表面堆积不活跃的晶体的麻烦。其结果是电池提供的容量类似于一些锂离子电池,并且不间断地发电,在1000次循环后保持80%的电量。

林说:我们的研究揭示了阴极结构演变和表面与电解质相互作用之间的本质联系。这是有史以来报道的层状阴极钠离子电池的最好结果,表明这是一项可行的技术,可以与锂离子电池相媲美。

对结果充满热情的团队现在正在研究电解质与阴极是如何相互作用的,以更好地理解这些相互作用,希望进一步改进设计,甚至可能避免使用其他稀有金属,如钴。

宋说,这项工作为实现实用的钠离子电池铺平了道路,我们获得的关于阴极-电解质相互作用的基本见解,为我们未来如何在钠离子电池以及其他类型的电池化学中开发无钴或低钴正极材料提供了启示,宋健说,这项工作为实现实用的钠离子电池铺平了道路,我们获得的关于阴极-电解质相互作用的基本见解,有助于我们未来如何在钠离子电池以及其他类型的电池化学中开发无钴或低钴的阴极材料。如果我们能找到锂和钴的可行替代品,钠离子电池就能真正与锂离子电池竞争。而且,这将是游戏规则的改变者。