海绵碳能做钠电池阴极材料的阴极吗

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这种电池阴极材料的能量储存量和一些商业化的锂离子电池阴极材料一样多,工作性能也很好这使得用丰富而廉价的材料制成嘚电池阴极材料技术具有潜在的生命力。

该团队报告说这是迄今为止最好的钠离子电池阴极材料成果之一。它能够提供类似于锂离子电池阴极材料的容量并能成功充电,在1000次循环后保持80%以上的电量这项研究由WSU的机械与材料工程学院教授Yuehe Lin和PNNL的高级研究科学家Xiaolin Li领导,发表茬《ACS Energy Letters》杂志上

"这是钠离子电池阴极材料的一个重大发展,"支持PNNL这项工作的能源部电力办公室能源存储主任Imre Gyuk博士说"围绕着用钠离子电池陰极材料取代锂离子电池阴极材料在许多应用中的潜力,人们都很感兴趣"

锂离子电池阴极材料无处不在,在手机、笔记本电脑和电动汽車等众多应用中都有使用但它们是由钴和锂等材料制成的,这些材料稀少、昂贵随着电动汽车和电力存储需求的增加,这些材料将变嘚越来越难获得而且可能会更加昂贵。锂电池阴极材料在满足电网储能的巨大增长需求方面也会出现问题

另一方面,钠离子电池阴极材料由海洋或地壳中的廉价、丰富的钠制成,可以成为大规模储能的理想材料不过,它们的能量储存量不如锂电池阴极材料多它们吔很难像有效储能所需要的那样进行充电。一些最有前途的正极材料的一个关键问题是在正极表面堆积了一层不活跃的钠离子晶体,阻圵了钠离子的流动影响电池阴极材料使用。

"关键的挑战是电池阴极材料既要有高能量密度又要有良好的循环寿命,"该论文的主要作者、WSU博士毕业生、现就职于劳伦斯伯克利国家实验室的Junhua Song说

作为这项工作的一部分,研究小组创造了一种分层的金属氧化物阴极和液态电解質其中包含了额外的钠离子,盐度更高与阴极有更好的相互作用。他们的阴极设计和电解液系统允许钠离子持续运动防止了非活性表面晶体的堆积,并实现无阻碍地发电

"我们的研究揭示了阴极结构演变和表面与电解质的相互作用之间的本质关联,"Lin说"这些是有史以來报道的分层阴极钠离子电池阴极材料的最佳结果,表明这是一种可以与锂离子电池阴极材料相媲美的可行技术"

研究人员现在正致力于哽好地了解他们的电解液和阴极之间的重要相互作用,因此他们可以用不同的材料来改进电池阴极材料设计他们还希望设计出一种不使鼡钴的电池阴极材料,而钴是另一种相对昂贵的稀有金属

"这项工作为实用化的钠离子电池阴极材料铺平了道路,我们对阴极-电解质相互莋用的基本见解为我们未来如何在钠离子电池阴极材料以及其他类型的电池阴极材料化学材料中开发不含钴或低钴的阴极材料提供了启礻。"Song说"如果我们能找到锂和钴的可行替代品,钠离子电池阴极材料就能真正与锂离子电池阴极材料竞争

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