钠离子电池会成为新一代的锂电池技术吗?两者间有何不用之处?

2019-11-22      1185 次浏览

科学家们发现了钠离子电池(sib)所需要的成分,这有助于提高sib的性能,如充电速度。尽管锂离子电池目前很受欢迎,但由于锂不仅昂贵而且有限,人们预计锂离子电池将很快找到新能源。研究结果表明,SiB有可能成为锂离子电池的替代品。

在无机晶体结构数据库中对约4300种化合物进行了钠迁移能的高通量计算,该化合物确实表现出优异的高速率性能和循环耐久性;详细地说,该化合物表现出稳定的10C循环,其完全充电的速率仅为6分钟。/在室温下进行50次充放电循环后,放电和约94%的容量保持率。这些结果与钠离子电池的典型阴极材料相当或优于后者。

日本名古屋理工学院(Nitech)的研究人员已经证明,一种特殊的材料可以作为钠离子电池的高效电池组分,与锂离子电池在多个电池特性,特别是充电速度方面进行竞争。

研究结果发表在2018年11月的科学报告中,由Nitech高级陶瓷系助理教授NaotoTanibata博士领导。

流行的锂离子电池有几个好处——它们是可充电的,应用范围很广。它们被用于笔记本电脑和手机等设备,以及混合动力和全电动汽车。电动汽车是解决农村污染和实现清洁可持续交通的重要技术,在解决能源和环境危机方面发挥着重要作用。锂的一个缺点是它是一种有限的资源。不仅价格昂贵,而且其年产量(技术上)有限(由于干燥过程)。考虑到对电池驱动装置尤其是电动汽车的需求不断增加,寻找锂的替代品的需求变得越来越迫切,锂既便宜又丰富。

由于多种原因,钠离子电池是锂离子电池的一种有吸引力的替代品。钠不是一种有限的资源——它在地壳和海水中都很丰富。此外,在适当的晶体结构设计下,钠基组分有可能产生更快的充电时间。然而,钠不能简单地与锂交换,锂用于目前的电池材料,因为它是一个较大的离子尺寸和略有不同的化学。因此,研究人员需要在大量的候选材料中,通过试错法寻找最佳的钠离子电池材料。

Nitech的科学家们已经找到了解决这个问题的合理而有效的方法。从晶体结构数据库中提取约4300种化合物,并对其进行高通量计算后,其中一种化合物获得了良好的结果,因此是钠离子电池组分的一个很有前景的候选化合物。研究人员发现,Na2V3O7具有良好的电化学性能以及晶体和电子结构。该化合物具有快速充电性能,能在6分钟内稳定充电,研究人员还证明了该化合物具有较长的电池寿命和较短的充电时间。

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