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美國能源部實驗室PNNL改變鈉離子電池液態核心成分,突破循環壽命

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科技產業資訊室 (iKnow) - Gloria 發表於 2022年7月20日
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圖、美國能源部實驗室PNNL改變鈉離子電池液態核心成分,突破循環壽命
圖片來源:PNNL

 
眾所皆知,鋰離子電池組並不是最環保的電池。美國能源部太平洋西北國家實驗室(PNNL)發現,鈉離子電池更便宜而且更環保。如今PNNL聲稱已經在實驗室開發出一種使用壽命大大延長的鈉離子電池。該研究結果發表在《Nature Energy》期刊上,有望成為為電動車提供動力並儲存太陽能的電池。

研究人員改變了構成電池液體核心的成分,從而防止傳統鈉電池帶來性能上的麻煩。在能源儲存技術上擁有超過23項專利的PNNL研究負責人Jiguang Zhang表明鈉離子電池有機會成為續航力強且環保的電池技術。

電池組成中,電解質是保持能量流動的循環“血液”。電解質是由鹽溶解在溶劑中形成,導致帶電離子在正極和負極之間流動。隨著電池的壽命,保持能量流動的電化學反應變得遲緩,電池無法再充電。當前的鈉離子電池技術,電池衰退的速度比鋰離子電池快上許多。如今PNNL團隊通過改變液體溶液和流經電池內鹽的類型來解決這個問題,建立新的電解質配方。

科學家通過改變陰極材料並添加完全不同的電荷載體(即電解質,保持電池中能量流動的“血液”)來實現這一目標。透過調整構成電池液態核心的成分,科學家能夠克服一直以來鈉電池的性能問題。

PNNL研究人員新開發的鈉離子技術使用一種自然滅火溶液,該溶液不受溫度變化的影響,並且可以在高壓下運行。這一特性的關鍵是在陽極上形成的超薄保護層。這種超薄層一旦形成就會保持穩定,進而提供長循環壽命。

在實驗室測試中,新設計已經證明是耐用的,在4.2 V下,可循環300次之後仍可保持90%的電池容量,且高於之前大多數鈉離子電池的能力。

不過,在能量密度方面,鈉離子技術目前仍落後於鋰離子。但鈉離子仍有其獨特的優勢,如耐溫性強、穩定性好、循環壽命長等。這些優勢證明對未來某些輕型電動車甚至電網儲能的應用極具價值。

雖然新研發的鈉離子電池不會立即超越傳統的鋰離子電池,但不可否認,其在充電、保持能量和幫助推廣清潔能源方面提供了許多好處。更何況中國電池大廠寧德時代已經推出了其第一代鈉離子電池,並將鈉離子和鋰離子電池整合到一個電池組,美國也必須加緊腳步將鈉離子電池帶入商用化階段。(873字)


參考資料:
New breakthrough in sodium-ion battery: Why it could be a boon for EV industry. Tech Radar, 2022/7/15
A new sodium-ion battery breakthrough means they may one day power EVs. Electrek, 2022/7/14


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