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2018年09月20日 | 传统锂电池有望被替代 科学家说钠离子电池性能还可提升
2018-09-20
现在世界已经进入到了锂电池时代，这些电池生产的原材料需要从世界各地的锂矿中提取，如果地球上的锂矿耗尽，那么锂电池的生产也会停滞不前了，而众所周知，锂离子电池的安全系数也并不算高，如果暴露于水中，甚至只是空气中的水都会使其变成紫色并燃烧自燃，之前三星 Galaxy Note 7 的爆炸事件就是一个例子，那么到底是否存在一种更加科学和安全的替代材料呢？科学家们发现，钠离子电池或许可以成为更成本和具有富矿资源的锂离子电池替代品。
长期以来，全世界的科学家们也都在努力研究，使得钠离子电池和锂离子电池具有一样的功能性，不过由于技术上的原因，他们却迟迟无法解决防止钠离子在电池充电和放电时的电荷丢失问题，不过现在，美国普渡大学的研究人员们通过测试一个新的钠粉方案，成为解决了这个问题，并妥善保存了电荷。
普渡大学化学工程副教授 Vilas Pol 对此表示：“我们通过在电极加工过程中加入人造钠粉，然后对电池生产工艺进行轻微的修改，发现了让钠离子电池技术实现工业化的新方法。”他们的研究报告还在今年 8 月发表在了《能源杂志》上，而最近一段时间正值普渡大学 150 周年建校纪念日时期，为此，普渡大学推出了为期一年的庆祝活动创意节，在健康、空间、人工智能和可持续性四个主题上，展示该大学作为解决世界现实问题的智囊能力，而这次钠离子电池研究团队的研发成果也与该庆祝活动相一致。
虽然钠离子电池在物理上比锂离子方案更重，但它们的生产成本更低，可以为大型太阳能和风力发电设施储存能量，因此研究人员也一直在研究钠离子电池的突破性技术，而当时他们发现，在初始充电循环期间，钠离子会粘附在被称为阳极的电池硬碳端，不能像锂离子电池那样流到阴极端，这些离子会形成一种叫做“固体电解质界面膜”的结构。
这种固体电解质界面膜可以保护电池碳颗粒免受酸性电解质，还能导电，但是过多的界面膜会消耗掉为电池充电所需的钠离子，从而导致在充电和放电过程中的电荷丢失，于是普渡大学的研究人员提议用钠离子粉末来解决该问题，以这种方式为固体电解质界面膜提供所需的钠量来保护碳颗粒，还不至于消耗累积的钠离子。
他们把钠粉末放入装有氩气的手套箱中，以防止钠暴露在水中导致的燃烧问题，而这种粉末的制造则使用了超声波技术（与监测胎儿发育所用的工具类似），通过声波把钠块熔化成乳白色的紫色液体，再把液体冷却成粉末悬浮在己烷溶液中，从而均匀分散粉末颗粒，在此之后，只需要在阳极或阴极电极上加上这种钠粉，就可以使钠离子电池组以更加稳定和更高容量进行充放电，实现钠离子电池的实际性应用。
史海拾趣
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