休斯頓大學(xué)Canepa 研究實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)跨學(xué)科研究國(guó)際團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種用于鈉離子電池的新型材料，可以提高鈉離子電池的效率并提高其能源性能，為更可持續(xù)和更實(shí)惠的能源未來(lái)鋪平道路。

新材料磷酸釩鈉，化學(xué)式為 NaxV2（采購(gòu)訂單4)3，通過(guò)將能量密度（每公斤存儲(chǔ)的能量）提高 15% 以上來(lái)提高鈉離子電池的性能。與舊款鈉離子電池的 396 Wh/kg 相比，這種材料的能量密度更高，為每千克 458 瓦時(shí) （Wh/kg），使鈉技術(shù)更接近于鋰離子電池的競(jìng)爭(zhēng)。

“鈉比鋰便宜近 50 倍，甚至可以從海水中提取，這使其成為大規(guī)模儲(chǔ)能更可持續(xù)的選擇，”休斯頓大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程助理教授、卡內(nèi)帕實(shí)驗(yàn)室首席研究員皮耶爾馬努埃萊?卡內(nèi)帕表示，“鈉離子電池的生產(chǎn)成本可能更低、更容易，有助于減少對(duì)鋰的依賴，并使電池技術(shù)在全球范圍內(nèi)更易獲得?！?/p>

研究人員使用新型材料 NaxV2 (PO4) 3 制造了電池原型，并展示了顯著的儲(chǔ)能性能提升。NaxV2 (PO4) 3 屬于“鈉超離子導(dǎo)體”（NaSICONs）系列，其設(shè)計(jì)允許鈉離子在充放電過(guò)程中順暢地進(jìn)出電池。

與現(xiàn)有材料不同，NaxV2 (PO4) 3 具有獨(dú)特的鈉離子處理方式，使其能夠作為單相系統(tǒng)運(yùn)行，即在釋放或吸收鈉離子時(shí)保持穩(wěn)定。這使得 NaSICON 在充電和放電過(guò)程中保持穩(wěn)定，同時(shí)提供 3.7 伏的連續(xù)電壓，高于現(xiàn)有材料的 3.37 伏。

雖然這種差異可能看起來(lái)很小，但它顯著增加了電池的能量密度或它可以為其重量存儲(chǔ)多少能量。其效率的關(guān)鍵是釩，它可以以多種穩(wěn)定狀態(tài)存在，使其能夠保持和釋放更多的能量。

“連續(xù)的電壓變化是一個(gè)關(guān)鍵特性，”Canepa 說(shuō)?！斑@意味著電池可以更高效地運(yùn)行，而不會(huì)影響電極的穩(wěn)定性。這改變了鈉離子技術(shù)的游戲規(guī)則。

可持續(xù)未來(lái)的可能性

這項(xiàng)工作的意義不僅限于鈉離子電池。用于產(chǎn)生 Na 的合成方法xV2（采購(gòu)訂單4)3可以應(yīng)用于具有類似化學(xué)成分的其他材料，為先進(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)辟了新的可能性。這反過(guò)來(lái)可能會(huì)影響從更實(shí)惠、更可持續(xù)的電池到為我們的設(shè)備供電的方方面面，以幫助我們過(guò)渡到更清潔的能源經(jīng)濟(jì)。

“我們的目標(biāo)是找到清潔、可持續(xù)的儲(chǔ)能解決方案，”Canepa 說(shuō)。“這種材料表明，鈉離子電池可以滿足現(xiàn)代技術(shù)的高能量需求，同時(shí)具有成本效益和環(huán)保性。”

基于這項(xiàng)工作的一篇論文發(fā)表在《自然材料》雜志上。