研究人员提出了五种策略来突破钠离子电池中碳基材料的限制
刘立婷2021-01-28 07:25336046
人们越来越意识到环境危机迫在眉睫，因此科学家们正在积极寻找可持续能源。可充电电池(如锂离子电池)迅速普及，同时电动船等电动汽车等“绿色”技术产品不断发展。然而，由于锂资源稀缺且难以分配，其可持续性受到质疑，还存在成本急剧增加的风险。
因此，研究人员转向研究钠离子电池(SIBs)，这种电池在电化学上类似于锂离子电池，具有钠离子多、生产成本低的优点。但石墨是目前SIBs中的标准阳极材料，石墨在钠离子的作用下是热不稳定的，会导致电池可逆容量(存储容量测量)和性能的降低。
(来源：韩国海洋大学)
据国外媒体报道，韩国海洋大学的研究人员开始寻找适合SIBs的非石墨阳极材料。首席科学家康骏博士说：“因为SIBs的性能不好，只有锂离子电池容量的1/10，所以找到一种既能替代石墨又能保持其低成本和稳定特性的高效阳极材料非常重要。”
科学家们宣布了以下突破SIBs中碳基阳极材料局限性的策略：(1)采用层状多孔结构，促进Na从电解质主区向活性物质界面快速迁移；(2)保留迁移到界面的Na的较大比表面积，使其在活性物质中可被接近；(3)保留可由表及里嵌入的表面缺陷和孔隙结构；(4)通过具有短扩散路径的缺陷和孔将纳米结构插入钠保留在活性材料中；(5)增加活性位数量，因为元素掺杂了外来元素，产生外部缺陷。这些策略显著提高了电池的电化学性能，甚至超过了目前的锂离子电池。
在之前的两项研究中，研究人员使用磷和硫成功测试了上述策略。康博士非常看好这项技术的潜在应用，如电动船和车辆、无人机、高性能CPU等。他说：“这五种策略可以提供良好的容量保持、可逆容量、超高循环稳定性、高初始库仑效率(80%)和出色的倍率性能。这意味着即使使用率很高，电池寿命也会很长。”
鉴于钠离子相对于锂离子的优势，这项研究将对可持续、低成本、高性能电池的工程设计产生重大影响，使人类进一步远离未来的节能世界。
地址：https://auto.gasgoo.com/news/202101/28I70240134C409.shtml
文章标签：前瞻性技术
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