日前，華盛頓州立大學(xué)（WSU）和太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的研究人員研制出一種鈉離子電池，這種電池的儲(chǔ)能能力和一些商用鋰離子電池的化學(xué)性能相當(dāng)，這使得利用豐富而廉價(jià)的材料開(kāi)發(fā)出一種可能可行的電池技術(shù)成為可能。

該團(tuán)隊(duì)報(bào)告了迄今為止鈉離子電池的最佳結(jié)果之一。它能夠供應(yīng)類似于某些鋰離子電池的容量，并能在1000次循環(huán)充電后仍能保持80％以上的電量。這項(xiàng)研究由華盛頓州立大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院的林躍和教授和PNNL的高級(jí)研究員李曉林領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)表在ACS能源通訊雜志上。

“這是鈉離子電池的一項(xiàng)重大發(fā)展，”能源部電力辦公室能源存儲(chǔ)主任伊姆雷·古伊克博士說(shuō)，他支持了PNNL的這項(xiàng)工作。“在許多應(yīng)用中，人們對(duì)用鈉離子替代鋰離子電池的潛力非常感興趣。”

鋰離子電池?zé)o處不在，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)汽車等。但它們是由鈷和鋰等稀有及昂貴材料制成的。隨著對(duì)電動(dòng)汽車和電力存儲(chǔ)的需求新增，這些材料將變得更難獲得，而且可能更昂貴。鋰離子電池在滿足電網(wǎng)日益上升的能量存儲(chǔ)需求方面也存在問(wèn)題。

另一方面，鈉離子電池，由來(lái)自地球海洋或地殼的廉價(jià)、豐富和可持續(xù)的鈉制成，可以作為大規(guī)模能源存儲(chǔ)的良好候選。不幸的是，它們儲(chǔ)存的能量不如鋰離子電池。研究人員表示關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于，電池既要有高的能量密度，又要有良好的循環(huán)壽命。

研究小組設(shè)計(jì)制造了一個(gè)分層的金屬氧化物陰極和一種含有額外鈉離子的液體電解質(zhì)，該液體電解質(zhì)能與陰極出現(xiàn)良好的相互用途，鈉離子在里面可以流暢地持續(xù)流動(dòng)，非活性表面晶體的形成則被抑制，最后令發(fā)電不受阻礙。

研究人員現(xiàn)在正致力于更好地理解電解液和陰極之間的重要相互用途，這樣他們就可以用不同的材料來(lái)改進(jìn)電池的設(shè)計(jì)。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還想設(shè)計(jì)一種無(wú)鈷電池。

研究人員表示這項(xiàng)工作為實(shí)際的鈉離子電池鋪平了道路，為如何在未來(lái)發(fā)展鈉離子電池以及其他類型的電池化學(xué)中開(kāi)發(fā)無(wú)鈷或低鈷陰極材料供應(yīng)了思路。鈉離子電池或很快就能真正與鋰離子電池競(jìng)爭(zhēng)。