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華盛頓州立大學開發出媲美鋰電的鈉離子電池

華盛頓州立大學開發出媲美鋰電的鈉離子電池
發布日期:2020-06-03 瀏覽次數:90

日前,華盛頓州立大學(WSU)和太平洋西北國家實驗室(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性能相當,這使得利用豐富而廉價的材料開發出一種可能可行的電池技術成為可能。

該團隊報告了迄今為止鈉離子電池的最佳結果之一。它能夠提供類似于某些鋰離子電池的容量,并能在1000次循環充電后仍能保持80%以上的電量。這項研究由華盛頓州立大學機械與材料工程學院的林躍和教授和PNNL的高級研究員李曉林領導,發表在ACS能源通訊雜志上。

“這是鈉離子電池的一項重大發展,”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的這項工作?!霸谠S多應用中,人們對用鈉離子替代鋰離子電池的潛力非常感興趣?!?/span>

鋰離子電池無處不在,廣泛應用于手機、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、豐富和可持續的鈉制成,可以作為大規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。研究人員表示關鍵的挑戰在于,電池既要有高的能量密度,又要有良好的循環壽命。

研究小組設計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,該液體電解質能與陰極產生良好的相互作用,鈉離子在里面可以流暢地持續流動,非活性表面晶體的形成則被抑制,最后令發電不受阻礙。

研究人員現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電池的設計。同時,該團隊還想設計一種無鈷電池。

研究人員表示這項工作為實際的鈉離子電池鋪平了道路,為如何在未來發展鈉離子電池以及其他類型的電池化學中開發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。

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