鈉離子電池與鋰離子電池的競爭，需避開氫的干擾
發(fā)布時間：2020.04.26
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鋰離子電池在市場上的主導(dǎo)地位盡管仍能持續(xù)很久，但這并不影響其他類型的電池“各顯神通”。加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的科學(xué)家們正在研究鈉離子電池，他們發(fā)現(xiàn)氫的意外存在是鈉離子電池技術(shù)在降解和性能等方面存在缺陷的原因。根據(jù)鈉離子技術(shù)的計(jì)算，如果將氫排除在整個材料生產(chǎn)過程之外，會大幅提高鈉離子電池的性能，讓其達(dá)到與鋰離子電池競爭的水平。
鋰離子電池的生產(chǎn)一直呈指數(shù)增長，電池所需材料的采購以及鋰本身尤其是在動力電池方面的潛在問題變得更加突出。回收和梯次利用是節(jié)約電池成本的方法之一，但為了獲得更豐富、更節(jié)省成本的電池，研究人員一直苦心孤詣地探索新型電池，尋求新的機(jī)會。
用鈉代替鋰是電池界眾多人員的研究方向。目前要將這種技術(shù)完全商業(yè)化還有待商榷，因?yàn)殇囯x子電池的缺陷包括降解問題和性能損失，而鈉離子電池的“硬傷”是其降解和性能損失的速度比鋰離子電池更快。因此，盡管鈉離子電池有著低成本、安全性高、環(huán)境友好等特點(diǎn)，但難題是如何改用一種已知的降解速度更快的化學(xué)物質(zhì)。
該校一篇發(fā)表在《材料化學(xué)》雜志上的新論文表明，科學(xué)家們計(jì)算出，一種常見的陰極材料——氧化錳鈉中的大部分降解是由其中氫的存在引起的。他們還認(rèn)為類似的機(jī)制可能對鋰離子電池的性能產(chǎn)生不良影響，但這一點(diǎn)需要更多的研究來證明。氫作為宇宙中已知的最豐富的元素，在電池制造的許多階段中都能進(jìn)入材料，氫對各種可再生材料的影響是一個重要的研究領(lǐng)域。UCSB的計(jì)算表明，氧化錳層中氫的存在降低了錳原子斷裂和溶解所需的能量。
"因?yàn)闅湓雍苄∏一钚源?，所以其在材料中是一種常見的污染物。圣塔芭芭拉分校的計(jì)算材料科學(xué)家Chris Van de Walle解釋道，"現(xiàn)在我們已經(jīng)注意到氫的有害影響，那么可以在電池的制造和封裝過程中采取措施，以抑制其與氫的結(jié)合，從而提高電池性能"。
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