中国科学院和代尔夫特理工大学开发新方法预测钠离子电池原子结构 ...

2020-11-16 11:22| 发布者: 社区管理| 查看: 45| 评论: 0

摘要: 对于经常充电的车辆来说，钠离子电池可能成为一个很好的替代品。据盖世汽车报道，中国科学院和代尔夫特理工大学的研究人员开发了预测钠离子电池原子结构的方法，这是世界上第一次大大推进钠离子电池研究。这种电 ...

对于经常充电的车辆来说，钠离子电池可能成为一个很好的替代品。

据盖世汽车报道，中国科学院和代尔夫特理工大学的研究人员开发了预测钠离子电池原子结构的方法，这是世界上第一次大大推进钠离子电池研究。这种电池将成为仅次于锂离子电池的重要技术。

锂离子电池具有高能密度和优良的性能，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等。但是，在生产锂离子电池时，必须使用钴等商业上过于依赖电池的缺点。但全球钴资源有限，而且采矿条件差，严重影响环境。德尔夫特大学的研究人员MarnixWagemaker说:“将来如果我们转向电动旅行，我们也需要很多锂。事实上，锂储存量也有限。

研究人员相信钠离子电池具有发展潜力。理论上，钠离子电池的性能不如锂离子电池，但差距不大。Wagemaker说:“在实验室的规模下，钠离子电池的能量密度只比锂离子电池低20%到30%。对于经常充电的车辆来说，钠离子电池可能会成为一个很好的替代品。此外，钠离子电池还适用于固定应用，如家中电源墙或储存风能和太阳能的电池公园。从原材料上看，钠离子电池可以避免使用钴，提供更好、更便宜的正极。

但锂离子电池电池只使用有限数量的原材料和材料结构，最佳正极配方相对明确。对钠离子电池来说，情况并非如此。Wagemaker说:“基于要素的正确组合，最终发现正极的原子结构有微小的差异，对电池性能有很大的影响。只有几个要素，结构上的可能性这么大，即使是速度最快的超级计算机，也无法预测组合结果。因此，新材料的开发速度很慢。

中国科学院和代尔夫特的研究人员找到了预测理想正极配方的方法。在原子水平上，正极看起来像夹层，中间有离子。Wagemaker说:“最初离子的大小似乎决定了原子结构。我们很快发现，这不是唯一的因素，起着重要作用的是离子的电荷分布。

这种发现具有重要意义。离子大小与其电荷之间的比例，也就是所谓的“离子势”，已知具有预测价值。Wagemaker说:“几十年来，地质学领域一直通过这种关系，说明为什么有些铁氧化物比其他氧化物容易溶解。事实证明，这种关系对原子也有用。研究人员根据离子势开发简单的处方。Wagemaker说:“根据这个处方，可以预测哪个原料的选择比例会得到哪个结构。该配方引导我们发现电极材料的各种可能性，以提供最佳性能。

研究人员还设计了新材料来测试配方。Wagemaker说:“我们试图制造能量密度最高、充电速度非常快的正极，取得成功。就能量密度而言，我们已经达到了可能的上限。

该研究集中在电池的正极部分。研究人员下一步将讨论不同类型电池的电极和电解液，希望通过这项研究，加快下一代电池材料的开发。