鈉離子電池研究獲實質(zhì)進(jìn)展 或取代鋰金屬

由英國著名大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊，使用由海藻制成的納米材料來制造堅固的電池隔膜，為更環(huán)保、更高效的鈉離子電池鋪平道路，并有望取代鋰電池。

金屬鋰的儲量較為稀少且開采成本昂貴，相比之下，金屬鈉具有豐富的資源優(yōu)勢且理論容量高。因此在儲能系統(tǒng)的負(fù)極材料中，鈉被認(rèn)為是最具吸引力的鋰的替代品。

鈉離子電池的研究近年來備受關(guān)注，但是其發(fā)展的主要障礙是，一種被稱作枝晶（dendrite）的觸手狀結(jié)構(gòu)會不受控制地生長。當(dāng)電池循環(huán)時，它們便會形成，并穿透電池的隔膜導(dǎo)致短路。

英國布里斯托爾大學(xué)（University of Bristol）網(wǎng)站10月5日報導(dǎo)，在該校之前的工作基礎(chǔ)上，通過與倫敦的帝國理工學(xué)院（Imperial College）和倫敦大學(xué)學(xué)院（University College London）合作，其團(tuán)隊成功地用源自棕色海藻的纖維素納米材料，制造了一種隔膜。這種隔膜既可以阻止鈉電極的晶體穿透隔膜，還提高了電池的性能。

這項研究于9月份發(fā)表在材料科學(xué)專業(yè)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。論文摘要中說，采用這種新型的納米纖維隔膜，在無添加劑的電解質(zhì)中，電池在高電流密度下“前所未有的長期循環(huán)”。這項工作為開發(fā)穩(wěn)定、低成本和安全可靠的鈉電池開辟了一條新的簡便途徑，并可以很容易地擴(kuò)展到其它類型的堿金屬電池。

該研究第一作者、布里斯托爾復(fù)合材料研究所（BCI）王靜（譯音，JingWang）博士說，“隔膜的目的是分離電池的功能部件（正極和負(fù)極），同時允許電荷自由地傳輸。我們已經(jīng)證明，基于海藻的材料可以使隔膜非常堅固，防止其被鈉生成的金屬結(jié)構(gòu)刺穿。這種材料還允許更大的存儲容量和效率，延長電池的使用壽命，這正是為手機(jī)等設(shè)備供電更長時間的關(guān)鍵。”

同樣來自BCI的阿瑪卡·奧尼安塔（Amaka Onyianta）博士是該研究的聯(lián)合作者，是他創(chuàng)造出纖維素納米材料。奧尼安塔說：“看到這些納米材料能夠增強隔膜材料，并增強我們向鈉基電池邁進(jìn)的能力，我很高興。這意味著我們不必依賴鋰等稀有材料，這種材料通常以不道德的方式開采，并使用大量的自然資源（如水）來提取它。”

BCI領(lǐng)導(dǎo)這項研究的史蒂夫·艾希霍恩（Steve Eichhorn）教授說：“這項工作確實證明，更環(huán)保的儲能形式是可能的，而且在生產(chǎn)過程中不會對環(huán)境造成破壞。”

報道表示，下一個挑戰(zhàn)是擴(kuò)大這些材料的生產(chǎn)規(guī)模并取代當(dāng)前以鋰金屬為基礎(chǔ)的技術(shù)。

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