科学家终于找到了钠离子电池不耐用的关键因素！
时间:2022-02-14 09:50来源:科技酷探 作者:综合报道
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电动汽车是未来！它们将有助于减少空气污染并结束我们对化石燃料的依赖。
它们是新兴的工业革命！率先生产和使用电动汽车的国家可能在世界舞台上具有很强的竞争力。
我们目前拥有的最好的可充电电池是基于涉及锂的化学反应，这就是为什么人们会在大多数便携式电子产品中找到锂离子电池的原因。不幸的是，锂在地球上并不丰富，其储量仅占地壳的 0.002%。一旦电动汽车变得更加普及，对锂的需求将开始超过供应。
解决这个难题的一种可能方法是设计一种新型电池，这种电池依赖于更丰富的碱金属而不是锂。在可以替代锂的几种候选材料如钠、钾、钙中，钠作为具可观前景的可充电电池的金属脱颖而出。
钠在地球上的储量丰富，容易获取，价格低廉！钠材料能量密集、不易燃并且在较低的温度下运行良好。
近期关于钠离子电池的研究也取得了一些可喜的进展，如研究报道称钠离子电池的能量密度最高达到了145Wh/kg，已经可以媲美磷酸铁锂的能量密度145Wh/kg。紧接着，布里斯托大学的研究人员开发了一种新型碳电极材料，用于携带大的钠离子，使得钠离子电池的性能优于许多其他类似系统等等。
然而，钠离子电池耐久性差，大多数钠离子电池的循环次数比较少。最近，康奈尔大学的一个研究团队在他们发表于《先进能源材料》杂志上的一篇研究论文中揭示了钠离子电池耐久性差的一个关键因素。
他们使用康奈尔高能同步加速器源开发了一种新的 X 射线成像技术来观察到这一关键因素，这种成像技术使得他们能够实时和大规模地观察电池样本中单个粒子的行为。
研究小组发现，在电池充电期间，原子突然重新排列并促进了有缺陷的相变，随着钠离子在电池中移动，单个颗粒内的晶体层的错误取向会增加。
这一发现促使该团队为他们正在使用的钠离子电池类型提出了新的设计方案，他们计划在未来的研究项目中进行调查。一种解决方案是修改电池化学成分，在有缺陷的过渡阶段之前为粒子引入一种战略性无序。
通过改变过渡金属的比例，如镍和锰，也许可以降低这种有缺陷的相变。
钠离子电池成本低，能快速进行充放电，这些独特的优势使得它更受消费者欢迎。随着对钠离子电池的容量、密度及寿命的研究越来越成熟，钠离子电池商用并取代锂电池成为下一代电动汽车电池的动力来源成为指日可待。
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