今天的大多数电池都是由从南美山区开采的稀有锂制成的。如果世界耗尽这一资源,那么电池生产可能会停滞不前。
钠是一种非常便宜且储量丰富的锂离子电池替代品,锂离子电池也会变紫,如果暴露在水里——即使是空气中的水——也会燃烧。
长期以来,全世界都在努力使钠离子电池的功能与锂离子电池一样,以控制钠离子的爆炸倾向,但尚未解决如何防止钠离子在电池充电和放电的最初几次“丢失”。现在,普渡大学的研究人员制造了一种钠粉,解决了这个问题,并正确地保持了电荷。
普渡大学化学工程副教授Vilas Pol说:“在电极加工过程中添加人造钠粉末只需要对电池生产过程进行轻微的修改。”“这是将钠离子电池技术推向工业的一种潜在方式。”
该研究于2018年6月在线发布,并于2018年8月31日在《纽约时报》上发表电源杂志。
这项工作与普渡大学的跨越式庆祝活动相一致,作为普渡大学150周年校庆的一部分,承认该大学在健康、太空、人工智能和可持续性方面取得的全球进步。爱博网投官方网站这是为期一年的创意节的四个主题,旨在展示普渡大学作为解决现实世界问题的智力中心。
尽管钠离子电池在物理上比锂离子技术更重,但研究人员一直在研究钠离子电池,因为它们可以以更低的成本为大型太阳能和风能设施储存能量。
问题是,在最初的充电周期中,钠离子会粘在电池的硬碳端,即阳极上,而不会移动到阴极端。这些离子形成一种叫做“固体电解质界面”的结构。
波尔说:“通常情况下,固体电解质界面很好,因为它可以保护碳颗粒免受电池酸性电解质的影响,而酸性电解质是导电的地方。”“但是太多的界面会消耗我们为电池充电所需的钠离子。”
普渡大学的研究人员建议使用钠作为粉末,它可以为固体电解质界面提供所需的钠来保护碳,但不会以消耗钠离子的方式积累。
他们把钠粉末放在一个充满氩气的手套箱里,从而最大限度地减少钠与湿气的接触,因为湿气会使钠燃烧。为了制造这种粉末,他们使用了超声波——与监测胎儿发育的工具相同——将钠块融化成一种乳白色的紫色液体。然后将液体冷却成粉末,并悬浮在己烷溶液中以均匀分散粉末颗粒。
在钠离子电池的制造过程中,只要在阳极或阴极电极上滴上几滴钠悬浮液,钠离子电池就能以更高的容量和更稳定的方式充放电,这是功能性电池的最低要求。
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