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钠离子电池如何与锂离子电池竞争?需避开氢的干扰

2019-07-23 10:55
微锂电
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锂离子电池在市场上的主导地位尽管仍能持续很久,但这并不影响其他类型的电池“各显神通”。

加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们正在研究钠离子电池,他们发现氢的意外存在是钠离子电池技术在降解和性能等方面存在缺陷的原因。根据钠离子技术的计算,如果将氢排除在整个材料生产过程之外,会大幅提高钠离子电池性能让其达到与锂离子电池竞争的水平

钠离子电池如何与锂离子电池竞争?答案是避开氢的干扰


锂离子电池的生产一直呈指数增长,电池所需材料的采购以及锂本身尤其是在动力电池方面的潜在问题变得更加突出。回收和梯次利用是节约电池成本的方法之一,但为了获得更丰富、更节省成本的电池,研究人员一直苦心孤诣地探索新型电池,寻求新的机会。

用钠代替锂是电池界众多人员的研究方向。目前要将这种技术完全商业化还有待商榷,因为锂离子电池的缺陷包括降解问题和性能损失,而离子电池的硬伤是其降解和性能损失的速度比锂离子电池。因此,尽管钠离子电池有着低成本、安全性高、环境友好等特点,但难题是如何改用一种已知的降解速度更快的化学物质。

该校一篇发表在《材料化学》杂志上的新论文表明,科学家们计算出,一种常见的阴极材料——氧化锰钠中的大部分降解是由其中氢的存在引起的。他们还认为类似的机制可能对锂离子电池的性能产生不良影响,但这一点需要更多的研究来证明。

钠离子电池如何与锂离子电池竞争?答案是避开氢的干扰


氢作为宇宙中已知的最丰富的元素,在电池制造的许多阶段中都能进入材料,氢对各种可再生材料的影响是一个重要的研究领域。UCSB的计算表明,氧化锰层中氢的存在降低了锰原子断裂和溶解所需的能量。

"因为氢原子很小且活性大,所以其在材料中是一种常见的污染物。圣塔芭芭拉分校的计算材料科学家Chris Van de Walle解释道,"现在我们已经注意到氢的有害影响,那么可以在电池的制造和封装过程中采取措施,以抑制其与氢的结合,从而提高电池性能"。

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