鈉離子電池可能成為新商用電池、添加鈉粉末提升充放電穩定性
科技產業資訊室 (iKnow) - 黃松勳 發表於 2018年10月3日
在Journal of Power Sources期刊上報導，普渡大學的研究人員透過添加鈉(Na)粉的方式，解決鈉離子電池在初始幾次充電和放電過程中所造成的鈉流失。這種預先處理的技術，可以應用於陽極和陰極材料，且對於傳統電池製造方式的改變非常少，不影響電池的正常充放電。
鈉的價格便宜，且可以海水中提煉出來，因此資源是相當豐富的，而鈉離子電池在物理特性上比鋰離子電池重，因此研究人員一直在研究鈉離子電池，想以較低成本的方式，作為大型太陽能和風能設施的能量儲存。但是，問題就出在鈉離子在初始充電循環過程中會附著於電池的碳電極端(陽極)，因離子積聚而形成固態電解質中間相(SEI)的結構，而無法傳遞到陰極端。一般來說，固體電解質中間相對於碳顆粒的保護，是好的，使其可以免受於電池中酸性電解質的影響，但是過多的界面結構，會消耗電池充電所需的鈉離子。
為了避免鈉暴露在含水分的空氣中，因反應而產生燃燒，研究人員在充滿氬氣的手套箱中，利用超音波，將鈉塊製作成粉末，並在溶於己烷溶液中，均勻地懸浮分散粉末顆粒，形成乳白紫色液體。在電池製造過程中，只需將幾滴鈉懸浮液，滴於陽極或陰極電極上，為固體電解質中間相提供額外所需鈉的量，並保護碳電極，因此不會再消耗鈉離子而產生積聚，使鈉離子電池在充電和放電過程中，可以更穩定，且容量更高。
研究人員已經為此技術提交了美國臨時專利申請案(provisional U.S. patent)。
結語：鈉物理特性容易使鈉離子比鋰離子更容易形成有序結構(ordered structure)，也因此造成了鈉離子電池的充放電效能與容量受到了一些限制。倘若能在電極或電解質上改良，使鈉離子能夠像鋰離子一樣自由進出電極，這將會改變鋰離子電池的產業，使大型綠能儲能設施受惠，進而改變人類的生產與用電結構。(705字；圖1)
Youtube視頻：鈉電池研究新進展 可望取代鋰電池
參考資料：
Super cheap earth element to advance new battery tech to the industry. Purdue University News，2018/9/19
Ultrasound-assisted synthesis of sodium powder as electrode additive to improve cycling performance of sodium-ion batteries. Journal of Power Sources，2018/8/31
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