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更持久的鈉離子電池更接近成為現(xiàn)實(shí)

時(shí)間:2022-07-27 08:20來源:綠色合規(guī)專家作者:綜合報(bào)道

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美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Pacific Northwest National Laboratory)的研究人員在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中開發(fā)出了壽命大大延長(zhǎng)的鈉離子電池，從而克服了該技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙之一。

在《自然能源》(Nature Energy)雜志上發(fā)表的一篇論文中，科學(xué)家們解釋說，電池液體核心成分的轉(zhuǎn)變可以防止迄今為止一直困擾鈉基電池的性能問題。

他們說，他們的期望是，有一天，這種電池可以為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力，并儲(chǔ)存來自太陽的能量。

該研究的第一作者張繼光(Jason Zhang)在一份媒體聲明中表示:“在這里，我們?cè)瓌t上表明，鈉離子電池有潛力成為一種持久的、環(huán)保的電池技術(shù)。”

張解釋說，在電池中，電解質(zhì)是保持能量流動(dòng)的循環(huán)“血液”。電解質(zhì)是通過將鹽溶解在溶劑中形成的，導(dǎo)致帶電離子在正極和負(fù)極之間流動(dòng)。隨著時(shí)間的推移，保持能量流動(dòng)的電化學(xué)反應(yīng)變得緩慢，電池不再能夠充電。在目前的鈉離子電池技術(shù)中，這個(gè)過程比類似的鋰離子電池要快得多。

因此，PNNL團(tuán)隊(duì)通過更換液體溶液和流經(jīng)其中的鹽類型來解決這個(gè)問題，從而創(chuàng)造出一種全新的電解質(zhì)配方。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，新設(shè)計(jì)被證明是耐用的，在4.2 V的電壓下循環(huán)300次后，電池容量保持在90%，這比之前報(bào)道的大多數(shù)鈉離子電池都要高。

該配方還顯示出對(duì)陽極保護(hù)膜有穩(wěn)定作用，而保護(hù)膜通常會(huì)隨著時(shí)間的推移而溶解。

張和他的同事們表示，這種新型電解質(zhì)還會(huì)在陰極上產(chǎn)生一層超薄保護(hù)層，為整個(gè)裝置提供額外的穩(wěn)定性。

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新的鈉離子技術(shù)使用自然滅火溶液，也不受溫度變化的影響，可以在高電壓下工作。這一特性的關(guān)鍵之一是在陽極上形成的超薄保護(hù)層。這一超薄層一旦形成就保持穩(wěn)定，提供了研究文章中報(bào)道的長(zhǎng)循環(huán)壽命。

“我們還測(cè)量了陰極氣體蒸汽的產(chǎn)生，”研究合著者馮樂解釋說。“我們發(fā)現(xiàn)天然氣產(chǎn)量非常低。這為開發(fā)可在高溫下工作的鈉離子電池穩(wěn)定電解質(zhì)提供了新的見解。”

Le指出，目前，鈉離子技術(shù)在能量密度方面仍落后于鋰。但它具有不受溫度變化影響、穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)某些輕型電動(dòng)汽車乃至未來電網(wǎng)儲(chǔ)能的應(yīng)用都有價(jià)值。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的應(yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)完善他們的設(shè)計(jì)。

勒指出，他和他的合著者還在試驗(yàn)其他設(shè)計(jì)，以努力減少——并最終消除使用鈷的必要性。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：鈉離子電池

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