钠离子电池像锂电池一样商用,这将大幅降低电池的投入成本

2020-09-03 09:23 ryder

如今,人们非常依赖锂离子电池。 在电动汽车和电池储能系统的推动下,对锂电池和锂矿的需求日益增长。 但是,锂原料最终将耗尽。 会有能源灾难吗?  
 
因此,美国普渡大学将目光瞄准钠离子电池,其原料更丰富,材料更便宜。 近期,他们已经成功地解决了钠离子电池“失去”充放电离子的问题,进一步提高了电池充放电的稳定性和容量。  
 
就地壳含量和成本而言,钠略胜于锂矿石。 其中,钠皮含量高达2.6%,含量排名第6,而锂仅为第27名,如果算上成本,锂和钠的差是100倍,锂约为15,000美元。 美元每公吨,钠为150美元。 显然,钠在电池中获得了更大的胜利,但是为什么到目前为止钠离子电池尚未商业化?  
 
现在,科学家可以控制钠在水中的燃烧反应,但是在商业化的道路上,钠离子电池仍需要解决一大障碍,因为钠离子在电池充电和充电过程中容易丢失。  
 
钠离子电池的运行方式与锂离子电池相同。 它们主要依靠钠离子在阴极和阳极之间的运动。 但是,钠离子在充电和放电过程中倾向于附着在阳极上,而不会移动到阴极。  
 
这种情况也称为固体电解质中间相(SEI)。 离子在石墨电极上形成千分之一毫米的薄膜,可以保护碳颗粒免于与酸性电解质发生有害反应。 同时,它允许离子在电极和电解质之间穿梭。 普渡大学化学工程副教授Vilas Pol说,SEI的发生不是一件坏事,但是SEI膜太厚会消耗充电所需的钠离子。  
 
因此,普渡大学提出了一种解决方案,如果将钠制成粉末,则可以为SEI提供保护碳颗粒所需的钠,并且不会消耗充放电所需的钠离子。  
 
研究为了减少钠和水分之间的接触,研究小组在装有惰性气体氩气的手套箱中进行了一项实验,并使用超声波将大量的钠融化为类似于葡萄牛奶的液体,并 最后将液体冷却并将其悬浮在己烷溶液中,以便钠颗粒可以均匀地分布在溶液中。  
 
实验结果也很符合科学家的期望将几滴钠悬浮液添加到阳极或阴极后,钠离子电池的充放电稳定性和电池容量得到有效改善。 波尔说,仅对电极处理工艺进行少许改动就可以改善电池性能,这是帮助钠离子电池走向商业化的另一种方法。  
 
尽管钠离子的体积约为锂离子的两倍,但其重量或能量密度可能无法与锂离子电池相比,但该技术的成本较低,有望大大降低锂离子电池的体积。 电网级电池储能系统的成本。 各方研究机构都期待着钠离子电池的发展。 目前,普渡大学已提交新技术的临时申请。

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