鈉離子電池研究獲實質進展 或取代鋰金屬

【2022年10月11日訊】(大紀元專題部記者易凡編譯報導)由英國著名大學領導的研究團隊,使用由海藻製成的納米材料來製造堅固的電池隔膜,為更環保、更高效的鈉離子電池鋪平道路,並有望取代鋰電池。

金屬鋰的儲量較為稀少且開採成本昂貴,相比之下,金屬鈉具有豐富的資源優勢且理論容量高。因此在儲能系統的負極材料中,鈉被認為是最具吸引力的鋰的替代品。

鈉離子電池的研究近年來備受關注,但是其發展的主要障礙是,一種被稱作枝晶(dendrite)的觸手狀結構會不受控制地生長。當電池循環時,它們便會形成,並穿透電池的隔膜導致短路。

英國布里斯托爾大學(University of Bristol)網站10月5日報導,在該校之前的工作基礎上,通過與倫敦的帝國理工學院(Imperial College)和倫敦大學學院(University College London)合作,其團隊成功地用源自棕色海藻的纖維素納米材料,製造了一種隔膜。這種隔膜既可以阻止鈉電極的晶體穿透隔膜,還提高了電池的性能。

這項研究於9月份發表在材料科學專業期刊《先進材料》(Advanced Materials)上。論文摘要中說,採用這種新型的納米纖維隔膜,在無添加劑的電解質中,電池在高電流密度下「前所未有的長期循環」。這項工作為開發穩定、低成本和安全可靠的鈉電池開闢了一條新的簡便途徑,並可以很容易地擴展到其它類型的鹼金屬電池。

該研究第一作者、布里斯托爾複合材料研究所(BCI)王靜(譯音,Jing Wang)博士說,「隔膜的目的是分離電池的功能部件(正極和負極),同時允許電荷自由地傳輸。我們已經證明,基於海藻的材料可以使隔膜非常堅固,防止其被鈉生成的金屬結構刺穿。這種材料還允許更大的存儲容量和效率,延長電池的使用壽命,這正是為手機等設備供電更長時間的關鍵。」

同樣來自BCI的阿瑪卡‧奧尼安塔(Amaka Onyianta)博士是該研究的聯合作者,是他創造出纖維素納米材料。奧尼安塔說:「看到這些納米材料能夠增強隔膜材料,並增強我們向鈉基電池邁進的能力,我很高興。這意味著我們不必依賴鋰等稀有材料,這種材料通常以不道德的方式開採,並使用大量的自然資源(如水)來提取它。」

BCI領導這項研究的史蒂夫‧艾希霍恩(Steve Eichhorn)教授說:「這項工作確實證明,更環保的儲能形式是可能的,而且在生產過程中不會對環境造成破壞。」

報導表示,下一個挑戰是擴大這些材料的生產規模並取代當前以鋰金屬為基礎的技術。

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