钠离子电池研究新进展：不到80%成本即可储存锂离子电池同等能量

2023-5-6 09:26| 发布者: 开心| 查看: 9| 评论: 0

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摘要: 　　锂离子电池已经成为了各个行业的储能首选，从手机到汽车，几乎无所不包。但是它的电极材料（锂 / Li）比较稀有，因此开采和精炼占据了成本的大头。多年来，我们一直 ...

　　锂离子电池已经成为了各个行业的储能首选，从手机到汽车，几乎无所不包。但是它的电极材料（锂 / Li）比较稀有，因此开采和精炼占据了成本的大头。多年来，我们一直在寻找更实惠的替代品。而斯坦福大学的研究人员们，就将目光瞄向了古老的材料（盐 / NaCl）上 —— 其最新研制的钠离子电池，能够以 80% 不到的成本，储存与锂离子电池相当的能量！

　　图 1：Na2C6O6分子结构，及其在纳电池中、于不一样条件下所表现的电化学性质（不一致的相变）。
　　斯坦福大学最新开发的钠离子电池，已在储能成本上将锂离子电池远远抛在后头。地球拥有广阔的海洋和盐湖等钠盐来源，因而钠离子无疑成为了一个完美的低成本储能候选。

　　图 2：Na2C6O6充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程的相位变换。
　　此外钠电池可以有许多种形态，比如笔记本电脑上常见的 18650 电芯。首席研究者 Zhenan Bao 表示：“性能上，锂元素暂时还找不到对手。但它实在太贵太稀有，因而我们需要开发元素更加丰富、成本更加低廉的钠基电池”。

　　图 3：Na2C6O6在充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程中的电压变化。
　　斯坦福团队采用了钠盐电极的规划，充上正电荷的钠离子会游向充负电荷的磷正极 —— 这两种元素在自然界中的储量都很丰富。研究人员还称：为了改进充放电循环周期，他们分析了电池工作时，钠离子附着和脱离阴极的原子力水平。

　　图 4：可逆相变期间的形态学变化，以及 Na2C6O6储钠的氧化-还原机制。
　　最终，他们的钠离子电池实现了高达 484 mAh/g 的可逆容量、以及 726 Wh/kg 的能量密度。新电池的能源效率据称超过了 87%，至于最重要的成本方面，研究人员声称可以 80% 不到的投入，实现与锂离子电池相当的储电量。