鉅大LARGE | 點擊量：811次 | 2021年04月06日
鈉離子電池誕生 會降低電動汽車電池的成本嗎
鋰離子電池已成為市場中的主流電池產(chǎn)品，許多智能手機、電動汽車輛紛紛采用該類電池。然而，美國德克薩斯大學(xué)達拉斯分校（UniversityofTexas,Dallas）與韓國首爾國立大學(xué)（SeoulNationalUniversity）共同研發(fā)出一款全新電池，其采用錳基鈉離子（manganeseandsodium-ion-basedmaterial）材料。該材料或?qū)⒔档碗姵爻杀荆疑鷳B(tài)環(huán)保性更佳，所制成的電池可供電動汽車使用。
德州大學(xué)達拉斯分校下屬的埃里克強森工程與計算機科學(xué)學(xué)院（ErikJonssonSchoolofEngineeringandComputerScience）材料科技與工程專業(yè)的KyeongjaeCho教授表示，電池成本是個亟待解決的實質(zhì)性問題。
隨著制造商、用戶對電動汽車需求的不斷提升，鋰離子電池產(chǎn)量很可能難以為繼，無法滿足不斷上升的產(chǎn)品需求。據(jù)國際能源署（InternationalEnergyAgency）新近公布的報告顯示，截止至2020年，全球電動汽車數(shù)量或?qū)⑦_到900萬-2000萬輛；截止至2025年，全球電動汽車數(shù)量或?qū)⑦_到4000萬輛至7000萬輛，屆時電動汽車的實際數(shù)量視相關(guān)國家政策而定。
若采用鈉材料，則有望減少電動汽車的電池成本，因為鈉的價格相對較便宜，且儲量富足，不過也同樣存在一些弊端。
鈉離子電池
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰的價格較為昂貴，礦產(chǎn)資源有限，全球只有幾處有鋰礦。但鈉就不存在礦產(chǎn)不足的問題，完全可以從海水中提取。遺憾的是，盡管鈉離子電池的價格比鋰離子電池便宜，但鈉的能量密度要比鋰低20%。而電池的能量密度（或儲能能力，energystoragecapacity）則直接決定了電動汽車等設(shè)備的運行時間。
電池通常由正極（陽極）及負極（陰極）和兩者間的電解質(zhì)構(gòu)成。在標(biāo)準(zhǔn)型鋰離子電池中，陽極由鋰、鈷（cobalt）、鎳及氧氣構(gòu)成，而陰極則由石墨（碳的一種形式）構(gòu)成。當(dāng)電池充電時，鋰離子從陽極向陰極移動，并附著于碳上。當(dāng)電池放電時，鋰離子重新回到陽極，為設(shè)備供應(yīng)電能。
早在數(shù)年前，就有望向鋰離子電池的陽極添加氧化錳材料，進而提升其電池的電量。遺憾的是，當(dāng)初試驗時，電池的狀態(tài)表現(xiàn)得不太穩(wěn)定。
他們采用鈉取代了陽極內(nèi)占比最大的材料鋰，并用錳取代價格更為昂貴、儲量更為稀缺的鈷和鎳。
我們研發(fā)設(shè)計的鈉離子材料更為穩(wěn)定，其電池容量可媲美鋰離子電池，我們認(rèn)為該類電池具有可擴展性。為此，我們希望業(yè)內(nèi)能采用這類新材料，并逐步實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。
基于對其他實驗材料的物理特性及化學(xué)特性的深入研究，該研究團隊采用了合理的原材料配比并攻克了上述技術(shù)難題。他們先采用了計算機模擬，進而測定了電池達到最佳性能時各原子的配置，然后在實驗室內(nèi)進行了大量的材料測試直至研發(fā)成功。
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