英国科学家发现了世界上最好的钠电池,但他们的懒惰导致了这一成就
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新的钠离子电池阴极方法:水作为活性成分
英国萨里大学的科学家发现,在基于钠-vanadium 水合物(NVOH)的阴极结构中保留水几乎可以使其容量翻倍。
通常在制备此类材料时会进行脱水处理:加热至高温,以“消除”湿气,认为它对电池性能有害。研究人员却采取相反的做法——直接不去除水分。结果超出了预期。
效应机制
- 水分拉开材料层间距:水分子在层与层之间形成额外空间,便于钠离子的渗透。
- 离子可利用更大的体积,从而提升容量。
- 湿润的 NVOH 试件在超过400个充放电循环后几乎没有明显退化。
此外,这类阴极表现出快速充电和令人印象深刻的比能量,使其成为目前钠离子电池市场上最优秀的之一。
重要性
指标 | 传统 NVOH(脱水) | 湿润 NVOH
---|---|---
成本 | 因复杂脱水而高 | 简单工艺低
安全性 | 中等,可能过热 | 非常高:水降低火灾风险
材料可得性 | 取决于稀有元素 | 使用广泛的钠
环保性 | 开采与处置不够“清洁” | 更“绿色”的供应链
总体而言,钠离子电池已被视为比锂离子更安全。加入水分进一步增强此优势,使技术更具大众化吸引力。
不仅仅是储能
研究人员指出,即使在海水中,NVOH 仍保持活性。这开启了双重用途的前景:
1. 能源——电能存储
2. 水处理——从海水中去除盐分
最终,可以打造一种“智能”电池,同时充电并净化水,对缺乏淡水资源的地区尤为重要。
结论
通过保留阴极结构中的湿气,研究人员获得了几乎容量翻倍、循环稳定性优异且安全性高的材料。这一发现可能成为更经济、更环保钠离子电池的关键,也可用于创新海水淡化系统。
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