新型钠基电池会取代锂离子电池吗

2020-09-09      1147 次浏览

钠基电池是钠与一种叫做肌醇的化合物结合在一起的一种电池。2017年十月,由斯坦福大学的研究人员开发出来。钠离子电池中,钠离子可附着在肌醇上,而肌醇是一种常见的化合物,可从米糠或玉米加工过程中的液体副产物中提取。钠离子和肌醇的新结合显著改善钠基电池的离子循环,使离子能更加有效地从阴极移动穿过电解质到磷阳极,继而出现更强的电流。


这种新型电池里的钠与一种叫做肌醇的化合物结合在一起,这是一种在家用产品中常见的有机化合物,包括婴儿配方奶粉。正如钠的含量比锂要丰富得多,米糠醇很容易从米糠中提炼出来,也可以在玉米加工过程中出现的副产品中找到。这将有助于确保材料收集具有成本效益。


这种新型的材料使用了全新的思路,大大提升了钠离子电池的性能其循环电池容量达到了484mAh/g,阴极能量密度更是高达726Wh/kg。更加令人瞩目的是,由于地球上钠的储量极为丰富,钠离子电池阴极材料开采、生产成本仅为锂离子电池的1/100,从而将钠离子电池的整体成本控制到锂离子电池的80%左右。这一突破性的技术进展,让人类在大规模能源储存的道路上再一次迈出坚实的一步。


新能源汽车的技术核心在锂离子电池,不过现在有一种钠基电池,可以用更低的价格存储和最新锂离子电池相同的能量。材料价格占据电池价格的四分之一,锂的成本高达15000美元/吨,而钠只要150美元/吨。


钠基和钾基电池面对的最大障碍之一是它们会更快地衰变和退化,且能量密度比锂离子电池更低。但情况并非总是如此。研究人员在研究了锂离子、钠离子和钾离子与硫化铁粒子的反应时发现:钠和钾与硫化铁在反应过程中更加稳定,这表明基于钠或钾的电池寿命可能比预期长得多。


随着全球对锂离子电池的需求不断新增,锂矿的开采供不应求,价格也水涨船高。随着储量的消耗,其价格可能进一步攀升。为了满足现有的锂离子电池产量需求,世界范围内各个矿场的产量都已经被逼到了极限,再新增产量十分困难。更不用说,加速开采还会让这些有限的矿产资源提前耗尽,从而进一步推高价格。


与锂资源相比,地球上的钠资源储量简直丰富到不可能被耗尽:从浩瀚的大海里,到每家每户的餐桌上,到处都有氯化钠食盐的身影。与锂离子电池材料每吨高达15,000美元的价格相比,假如用钠离子作为电极材料,其每吨成本将只有150美元,便宜足有100倍之多。


随着电池技术的进步,有越来越多的电动汽车出现在人们的视界中,这也引发了人们的担忧:可能会导致金属锂离子电池的供应出现枯竭。所以虽然目前钠基和钾基电池的能量密度并不高,但它们在地壳中的含量比锂元素丰富1000倍,这关于大规模的储能,如家庭或电网的备用电源来说是很重要的。


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