钠离子电池的一项新突破意味着有一天它们可能会为电动汽车提供动力

钠离子电池前景广阔。它们能量密集、不易燃,并且在较冷的温度下运行良好,而钠又便宜又丰富。此外,钠基电池将比现在的锂离子电池更环保,甚至更便宜。由于耐用性差,钠离子电池的性能受到限制,但这种情况即将好转。

钠离子电池的一项新突破意味着有一天它们可能会为电动汽车提供动力

超威纳电池

钠离子电池突破
美国能源部太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的一个研究小组开发了一种使用寿命大大延长的钠离子电池。该研究结果发表在《自然能源》杂志上,为将来可能为电动汽车提供动力并储存太阳能的电池提供了一种很有前途的配方。

研究人员改变了构成电池液芯的成分。这种转变可以防止给以前的钠基电池带来麻烦的性能问题。

PNNL 主要作者张继光 (Jason) Zhang是一位电池技术先驱,在储能技术方面拥有超过 23 项专利发明,他说:

在这里,我们原则上表明钠离子电池有潜力成为一种持久且环保的电池技术。

合适的盐
正如 PNNL 解释的那样,在电池中,电解质是保持能量流动的循环“血液”。电解质通过将盐溶解在溶剂中而形成,导致带电离子在正极和负极之间流动。随着时间的推移,保持能量流动的电化学反应变得迟缓,电池无法再充电。在当前的钠离子电池技术中,这个过程比锂离子电池快得多。

PNNL 团队通过改变液体溶液和流过它的盐的类型来解决这个问题,以创建新的电解质配方。

科学家们有史以来第一次在实验室测试中大大延长了硬币大小电池的充电周期数(300 次或更多),而容量损失最小(>90% 保留)。

正如 PNNL 解释的那样,目前钠离子电池的电解质配方会导致负极(阳极)上的保护膜随着时间的推移而溶解。这部电影很重要,因为它允许钠离子通过,同时保持电池寿命。

PNNL 设计的技术通过稳定这种保护膜起作用。新电解液还在正极(阴极)上生成了一层超薄保护层,有助于提高整个单元的稳定性。

不燃技术
PNNL 研究人员新开发的钠离子技术使用一种自然灭火溶液,该溶液也不受温度变化的影响,并且可以在高压下运行。这一特性的一个关键是在阳极上形成的超薄保护层。这种超薄层一旦形成就会保持稳定,从而提供研究文章中报告的长循环寿命。

在能量密度方面,钠离子技术目前仍落后于锂。但它仍有其独特的优势,如耐温变、稳定性好、循环寿命长等。这些优势将被证明对未来某些轻型电动汽车甚至电网储能的应用很有价值。

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