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新技术助力钠离子电池取代锂离子电池

来源:本站  发布时间:2021年10月05日 作者:

外媒报道,国外研究人员开发出一种新技术,可以使更可持续的钠离子电池取代锂离子电池。通过从造纸工业的废弃副产品木质素中制备碳,研究人员提高了钠离子电池的能量密度、可持续性和安全性。



锂离子电池通常用于众多电气设备,但随着全球锂资源迅速减少,以及采矿作用中产生大量碳排放,市场开始寻求更加可持续的替代解决方案。而钠离子电池经优化就可以作为替代品,并应用于电动汽车。然而,目前的钠离子电池还不能与锂离子电池的能量容量相比,且存在一定的安全风险。提高电池能量容量的关键在于负责提供能量存储功能的负极的材料及其设计。尽管理论上,钠阳极具有超高容量,但仍需要进一步的研究来释放由金属钠阳极制成的电池的潜力,并解决因该材料具有的高反应性所带来的安全风险。



为应对上述挑战,研究人员采用钠沉积木质素衍生的碳垫代替钠电池中的大块金属,进而开发出一种解决方案,专家表示,通过采用纳基技术可以打造出高性能、安全和更可持续的电池,进而彻底改变电动汽车领域。在这项研究中,木质素垫由名为“静电纺丝”的工艺产生,其中木质素纤维的纺纱方式类似于蜘蛛在自然界中织网的方式。随后,纤维会被碳化以在材料结构中产生许多缺陷,从而使金属钠(负责能量存储的元素)能够更加均匀和稳定地沉积,进而增加能量容量,通过将金属钠与特制的基于木质素的碳相结合,可以保留和利用能量容量优势,同时降低因枝晶堆积引起的电池短路安全风险。与其他方法相比,该过程碳化木质素所需的热量更少,进一步减少了制造过程中的碳足迹。



钠离子电池在能源领域显示出巨大的前景,但迄今为止,其能量容量仍十分有限,无法实现广泛应用。此次研发的新技术可以使钠离子电池在更多领域取代锂离子电池,如电动汽车等大型产品。




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