據(jù)外媒報(bào)道，在電池中使用鈉離子化學(xué)物質(zhì)而不是普通的鋰離子可以帶來(lái)許多優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@種元素既廉價(jià)又豐富。日前，華盛頓州立大學(xué)的科學(xué)家們提出一種設(shè)計(jì)方案，據(jù)稱(chēng)它可能會(huì)改變這一領(lǐng)域的局面--一種鈉離子電池的能量容量和循環(huán)能力可能能與市場(chǎng)上已有的一些鋰離子電池媲美。
在某種程度上，鈉離子電池就像鋰離子電池一樣，通過(guò)在液體電解質(zhì)中的一對(duì)電極之間反彈離子來(lái)發(fā)電。然而以這種形式存在的一個(gè)問(wèn)題是，在此過(guò)程中，不活動(dòng)的鈉晶體往往會(huì)聚集在陰極的表面并最終導(dǎo)致電池死亡無(wú)法再發(fā)電。另外，鈉離子電池不像鋰離子電池那樣能夠儲(chǔ)存那么多能量。
新研究的論文首席作者、華盛頓州立大學(xué)的Junhua Song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。”
Song及其團(tuán)隊(duì)相信他們已經(jīng)找到了解決這些問(wèn)題的方法。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)這種鈉離子電池設(shè)計(jì)的試驗(yàn)制造出了一種由層狀金屬氧化物制成的陰極和鈉離子濃度更高的液體電解質(zhì)電池。
測(cè)試中，研究小組發(fā)現(xiàn)，他們的這種電池的電解液和陰極之間的相互作用變得更加順暢，從而使得鈉離子能夠持續(xù)移動(dòng)、避免了陰極表面形成不活動(dòng)晶體的麻煩。最終的結(jié)果是，這種電池的容量能夠達(dá)到一些鋰離子電池的級(jí)別，它可以不間斷地發(fā)電并在1000次循環(huán)后仍能保持80%的電量。
“我們的研究揭示了陰極結(jié)構(gòu)演變和表面與電解液相互作用之間的本質(zhì)關(guān)聯(lián)，”Lin說(shuō)道，“這是有多層陰極的鈉離子電池得到的最好結(jié)果，這部表明這是一種可行的技術(shù)，它可以跟鋰離子電池相媲美?！?
對(duì)于這一結(jié)果，研究小組表現(xiàn)出了興趣，現(xiàn)在他們正在研究電解液如何跟陰極相互作用以便更好地理解這些相互作用并展開(kāi)進(jìn)一步的改進(jìn)設(shè)計(jì)甚至可能避免其他稀有金屬的使用。
相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《ACS Energy Letters》上。
