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多孔硬質碳陽極技術可提高鈉電池性能 可完美替代鋰離子電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年07月11日  

鈉離子電池是一種很有前途的儲能技術,在固定存儲領域的商業化程度已經很有限。鈉離子已經引起了研究人員的廣泛關注,因為它提供了一種鋰離子電池的替代品,這種電池依賴于更便宜、更豐富的材料。


在能量密度方面,鈉離子技術比鋰稍落后。這意味著它被廣泛認為是不切實際的應用,如電動汽車或消費電子產品,其中電池的大小和重量是一個主要問題。然而,東京科學大學(TOS)的科學家們的一項新發現可能會推翻這一假設。


該大學的一個小組研究了碳電極材料來提高鈉離子電池的容量,并開發了一種制造多孔硬質碳陽極的技術。本文介紹了一種新型硬碳鈉離子電池正極材料的制備技術,該材料將解決鋰離子電池的難題。


氧化鎂模板


該工藝的關鍵是使用氧化鎂(MgO)作為孔隙大小和結構的“模板”。MgO顆粒形成碳基體,并在600攝氏度下進行預處理,然后在1500攝氏度下進行酸浸和碳化。經過一系列優化氧化鎂模板和計算理想制備條件的實驗后,該小組能夠制備出每克478millamp小時的容量的硬質碳,并且在第一個循環中具有88%的庫侖效率(電荷轉移效率)。


TOS教授ShinichiKomaba指出,之前報道的這種材料的最高值是438毫安時/克,這是通過在更高的溫度下加工實現的。TOS給出的計算結果表明,使用這種陽極的鈉離子電池的電壓差比現在的標準鋰離子電池略低,但仍能使能量密度增加約19%(每千克1600瓦時,而不是1430瓦時)


科馬巴說:“我們的研究證明,實現高能鈉離子電池是可能的,推翻了人們普遍認為鋰離子電池具有更高的能量密度?!??!拔覀冮_發的具有極高容量的硬碳為新型儲鈉材料的設計打開了一扇門?!?/p>


其他正在研究中的電池概念所承諾的能量密度遠遠超出了TOS在這里所達到的水平,目前尚不清楚這種新概念還能擠出多少性能。然而,這項工作可能迫使研究人員重新思考鈉離子電池的可行性。下一步將是評估這種方法的實用性,以及這種材料是否能在多次循環中保持穩定性,并達到至少與當今鋰離子技術相當的壽命。


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