鈉電池目前存在的優勢和問題-tft每日頭條

鈉電池目前存在的優勢和問題

生活更新时间:2024-11-28 15:42:35

财聯社（上海，編輯黃君芝）訊，無論是制成特殊泡沫作為熱開關，還是與陶瓷混合形成超強的電解質，石墨烯正以一些有趣的方式塑造着電池技術的未來。現在，來自瑞典的科學家又将這種神奇材料應用到可持續的鈉電池中，從而讓容量比傳統鈉電池增長了十倍多。

在改進和創造電池設計的道路上，科學家們被地球中含量豐富的鈉所吸引，并把鈉看作是目前锂離子電池的優秀替代者。這些鈉離子電池的功能很像今天的锂離子電池，通過在液态電解質中的一對電極之間穿梭離子來發電，但就目前而言，它們的性能還不盡如人意。

部分原因是鈉離子比锂離子大，所以它們不能很好地與由石墨烯堆疊層組成的石墨電極融合。通常情況下，當電池在一種稱為插層（intercalationintercalation）的過程中循環時，離子會自由地進出石墨電極，但體積較大的鈉離子無法有效地儲存在結構中。這嚴重影響了鈉離子電池的性能，使其容量達到35 mAh/g左右，是锂離子電池的1/10。

為了尋找解決這個問題的方法，瑞典查爾莫斯工學院（Chalmers University of Technology）的科學家們轉向了一種具有特殊特性的新型石墨烯。該團隊的Janus石墨烯是以一位因擁有兩張臉而聞名的羅馬神名字命名，其特點是隻有一面的分子既是間隔物，又是鈉離子的活性互動點。

事實上，在這之前，科學家已經有人将兩面性思維應用于所謂的Janus粒子，例如允許球體既吸引又排斥水。在這種情況下，隻在石墨烯材料的一個面上發現的分子促進了堆疊片之間的靜電相互作用，同時也在它們之間創造了更多的空間，該團隊發現這帶來了容量的巨大提高。

該團隊成員Jinhua Sun解釋說：“我們在石墨烯層的一側添加了一個分子間隔。當這些層疊在一起時，分子在石墨烯片之間創造了更大的空間，并提供了一個互動點，這導緻了容量的大幅提高。”

鈉電池目前存在的優勢和問題（新型石墨烯讓鈉電池容量大增）1

據悉，通過使用新型Janus石墨烯代替石墨，科學家們在實驗性鈉電池中實現了332 mAh/g的容量，比傳統設計高出約10倍，接近使用石墨的锂電池容量。這項研究成果已于近期發表在了《科學進步》雜志上。

鈉電池目前存在的優勢和問題（新型石墨烯讓鈉電池容量大增）2

研究作者Aleksandar教授說：“當我們觀察到鈉離子以如此高的容量插入時，這真是令人興奮。這項研究仍處于早期階段，但結果很有希望。這表明有可能設計出适合鈉離子的有序結構的石墨烯層，使其與石墨相媲美。”

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