2018-09-12 22:32:02
新的高容量钠离子可以取代可充电电池中的锂

根据发表在《美国化学学会杂志》上的研究,伯明翰大学的科学家正在为用钠交换锂离子电池中的锂铺平道路。

锂离子电池( LIB )是可充电的,广泛用于笔记本电脑、移动电话以及混合动力和全电动汽车。电动汽车是对抗城市污染和实现清洁可持续交通时代的关键技术。

然而锂价格昂贵,资源在地球上分布不均。大量饮用水被用于锂提取,随着锂需求的增加,提取技术变得更加节能——这是可持续性方面的一个“自己的目标”。

随着对电动汽车需求的不断增长,对可靠的可充电电池的需求急剧上升,因此人们对寻找一种廉价易得的除锂以外的充电载体非常感兴趣。

钠很便宜,可以在海水中找到,所以几乎是无限的。然而,钠是比锂更大的离子,所以在目前的技术中不可能简单地用它来“交换”锂。例如,与锂不同的是,钠不适合放在普遍存在的锂阳极石墨的碳层之间。

科学家们需要找到新的材料,作为钠离子电池的电池组件,与锂竞争容量、充电速度、能量和功率密度。

伯明翰大学冶金和材料系的安德鲁·莫里斯博士的团队在超级计算机上运行量子力学模型,能够预测当钠被插入磷中时会发生什么。

与劳伦·马贝拉博士和剑桥大学克莱尔·格雷教授的团队合作,他们进行了验证预测的实验,发现磷在充电的中间阶段形成螺旋。

研究人员确定了电极的最终组成,在相同重量的情况下,它提供的电荷载体的最终容量是石墨的7倍。这让我们对如何制造高容量钠离子阳极有了新的认识。

安德鲁·莫里斯博士说:“这是计算材料科学的一次巨大胜利。2016年,我们预测了磷作为电极的行为,现在我们能够与格雷教授的团队一起提供对实验的洞察,并学习如何使我们的预测更好。理论和实验相结合的方法有多么强大,令人惊讶。"

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