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得克萨斯大学奥斯汀分校开发新型钠金属负极材料 高度稳定/能量容量更高

盖世汽车 Elisha 2021-12-09 09:19:44
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盖世汽车讯 据外媒报道,得克萨斯大学奥斯汀分校(UT Austin)研究人员开发了一种新型钠基电池材料。这种材料高度稳定,能够像传统锂离子电池一样快速充电,并有望提供比当前电池技术更多的能量。

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(图片来源:得克萨斯大学奥斯汀分校)

近些年来,研究人员一直致力于开发钠电池,用成本更低、更环保的钠,替代当前锂离子电池中使用的锂和钴。然而,早期钠电池的负极组件上有可能生长枝晶,从而导致电池短路,甚至着火或爆炸。得克萨斯大学奥斯汀分校最近取得两项钠电池进展。作为其中之一,这种新材料解决了枝晶问题,并且充电速度与锂离子电池一样快。

这种新型负极材料名为碲化锑钠金属间化合物-钠金属复合物 (NST-Na) ,通过将钠金属薄片滚到碲化锑粉末上,将其折叠并重复多次而制成。研究人员Mitlin表示:“想象一下制作分层糕点,如希腊酥皮馅饼。”通过这一过程,钠原子的分布非常均匀。与现有钠金属负极相比,不太可能形成枝晶或表面腐蚀。这使电池更加稳定,并且能更快地充电,其充电速率可与锂离子电池相媲美,而且比现有钠离子电池的能量容量更高。

研究人员表示,如果钠电池中携带电荷的钠原子彼此之间的结合,比其与负极的结合更加牢固,往往会引起不稳定性,或形成钠团,从而吸引更多的钠原子,最终导致形成枝晶。通过计算机模拟,可以看到单个钠原子与新复合材料 NST-Na相互作用时会发生什么。计算结果表明,这种复合材料结合钠的能力,比钠与其自身的结合更强一些。这是一种理想的情况,使钠原子下降并均匀分布在表面,防止引起不稳定性。

关于这种新型钠金属负极材料的制造、结构和功能,该校研究人员已申请了相关专利。

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