科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了鈉離子電池（sib）所需要的成分，這有助于提高sib的性能，如充電速度。盡管鋰離子電池目前很受歡迎，但由于鋰不僅昂貴而且有限，人們預(yù)計(jì)鋰離子電池將很快找到新能源。研究結(jié)果表明，SiB有可能成為鋰離子電池的替代品。

在無機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中對約4300種化合物進(jìn)行了鈉遷移能的高通量計(jì)算，該化合物確實(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的高速率性能和循環(huán)耐久性；詳細(xì)地說，該化合物表現(xiàn)出穩(wěn)定的10C循環(huán)，其完全充電的速率僅為6分鐘。/在室溫下進(jìn)行50次充放電循環(huán)后，放電和約94%的容量保持率。這些結(jié)果與鈉離子電池的典型陰極材料相當(dāng)或優(yōu)于后者。

日本名古屋理工學(xué)院（Nitech）的研究人員已經(jīng)證明，一種特殊的材料可以作為鈉離子電池的高效電池組分，與鋰離子電池在多個(gè)電池特性，特別是充電速度方面進(jìn)行競爭。

研究結(jié)果發(fā)表在2018年11月的科學(xué)報(bào)告中，由Nitech高級陶瓷系助理教授NaotoTanibata博士領(lǐng)導(dǎo)。

流行的鋰離子電池有幾個(gè)好處——它們是可充電的，應(yīng)用范圍很廣。它們被用于筆記本電腦和手機(jī)等設(shè)備，以及混合動力和全電動汽車。電動汽車是解決農(nóng)村污染和實(shí)現(xiàn)清潔可持續(xù)交通的重要技術(shù)，在解決能源和環(huán)境危機(jī)方面發(fā)揮著重要作用。鋰的一個(gè)缺點(diǎn)是它是一種有限的資源。不僅價(jià)格昂貴，而且其年產(chǎn)量（技術(shù)上）有限（由于干燥過程）。考慮到對電池驅(qū)動裝置尤其是電動汽車的需求不斷增加，尋找鋰的替代品的需求變得越來越迫切，鋰既便宜又豐富。

由于多種原因，鈉離子電池是鋰離子電池的一種有吸引力的替代品。鈉不是一種有限的資源——它在地殼和海水中都很豐富。此外，在適當(dāng)?shù)木w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，鈉基組分有可能產(chǎn)生更快的充電時(shí)間。然而，鈉不能簡單地與鋰交換，鋰用于目前的電池材料，因?yàn)樗且粋€(gè)較大的離子尺寸和略有不同的化學(xué)。因此，研究人員需要在大量的候選材料中，通過試錯(cuò)法尋找最佳的鈉離子電池材料。

Nitech的科學(xué)家們已經(jīng)找到了解決這個(gè)問題的合理而有效的方法。從晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中提取約4300種化合物，并對其進(jìn)行高通量計(jì)算后，其中一種化合物獲得了良好的結(jié)果，因此是鈉離子電池組分的一個(gè)很有前景的候選化合物。研究人員發(fā)現(xiàn)，Na2V3O7具有良好的電化學(xué)性能以及晶體和電子結(jié)構(gòu)。該化合物具有快速充電性能，能在6分鐘內(nèi)穩(wěn)定充電，研究人員還證明了該化合物具有較長的電池壽命和較短的充電時(shí)間。

“我們的目標(biāo)是解決大型電池在電動汽車等嚴(yán)重依賴長時(shí)間充電的應(yīng)用中面臨的最大障礙。我們通過一項(xiàng)搜索來解決這個(gè)問題，該搜索將產(chǎn)生足夠高效的材料，以提高電池的速率性能。”

盡管Na2v3o7具有良好的特性和對鈉離子電池的總體預(yù)期影響，但研究人員發(fā)現(xiàn)，在最后的充電階段，Na2v3o7發(fā)生了劣化，這將實(shí)際存儲容量限制在理論存儲容量的一半。因此，在他們未來的實(shí)驗(yàn)中，研究人員致力于提高這種材料的性能，以便在整個(gè)充電階段保持穩(wěn)定。”我們的最終目標(biāo)是建立一種方法，使我們能夠通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來有效地設(shè)計(jì)電池材料，”Tanibata博士補(bǔ)充道。

文獻(xiàn)引用：

NaotoTanibata、YukiKondo、ShoheiYamada、MasakiMaeda、HayamiTakeda、MasanobuNakayama、ToruAsaka、AyukoKitajou、ShigetoOkada。納米管結(jié)構(gòu)的Na2V3O7作為鈉離子電池的陰極材料，具有高速率和穩(wěn)定的循環(huán)性能。科學(xué)報(bào)告，2018年；8（1）doi:10.1038/s41598-018-35608-9