研究人員打造出一種能與鋰離子電池相媲美的鈉離子電池

據外媒報道，在電池中使用鈉離子化學物質而不是普通的鋰離子可以帶來許多優勢，因為這種元素既廉價又豐富。日前，華盛頓州立大學的科學家們提出一種設計方案，據稱它可能會改變這一領域的局面--一種鈉離子電池的能量容量和循環能力可能能與市場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，通過在液體電解質中的一對電極之間反彈離子來發電。然而以這種形式存在的一個問題是，在此過程中，不活動的鈉晶體往往會聚集在陰極的表面並最終導致電池死亡無法再發電。另外，鈉離子電池不像鋰離子電池那樣能夠儲存那麼多能量。

新研究的論文首席作者、華盛頓州立大學的Junhua Song表示：“關鍵的挑戰在於，電池既要有高的能量密度又要有良好的循環壽命。”

Song及其團隊相信他們已經找到了解決這些問題的方法。該團隊通過對這種鈉離子電池設計的試驗製造出了一種由層狀金屬氧化物製成的陰極和鈉離子濃度更高的液體電解質電池。

測試中，研究小組發現，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移動、避免了陰極表面形成不活動晶體的麻煩。最終的結果是，這種電池的容量能夠達到一些鋰離子電池的級別，它可以不間斷地發電並在1000次循環後仍能保持80%的電量。

“我們的研究揭示了陰極結構演變和表面與電解液相互作用之間的本質關聯，”Lin説道，“這是有多層陰極的鈉離子電池得到的最好結果，這部表明這是一種可行的技術，它可以跟鋰離子電池相媲美。”

對於這一結果，研究小組表現出了興趣，現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並展開進一步的改進設計甚至可能避免其他稀有金屬的使用。

相關研究報告已發表在《ACS Energy Letters》上。