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簡述新型鈉電池采用硫化銅陽極的循環(huán)性

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:463次  |  2022年03月24日  

鋰離子電池為當(dāng)今儲能技術(shù)主流,已廣泛用于各類3C產(chǎn)品與電動車,但鋰金屬含量僅占地殼的0.06%,且近年需求量大增,導(dǎo)致原物料價(jià)格上漲,再加上安全性質(zhì)為人詬病,因此除了改善電池性能與降低成本,也有團(tuán)隊(duì)尋求鋰基之外的電池。


其中鈉離子電池(SIB)為后起之秀,由于鈉與鋰金屬同為鹼金屬,物理化學(xué)性值相近,鋰離子電池技術(shù)與材料部分可用于鈉電池,但鈉離子電池存有容量與陽極循環(huán)穩(wěn)定性問題,尚有巨大成長空間。而近日韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST)成功研發(fā)硫化銅(coppersulfide)陽極鈉離子電池,可望進(jìn)一步降低整體電池生產(chǎn)成本與提升容量,并讓鈉離子電池朝商業(yè)化邁進(jìn)。


KAIST材料科學(xué)與工程院的JongMinYuk和JeongYongLee共同開發(fā)一種適用于鈉離子電池的陽極材料,且在研究測試中,硫化銅陽極循環(huán)性比舊有材料高出1.5倍,制造成本預(yù)計(jì)更可降低40%。


該研究團(tuán)隊(duì)一直以來皆致力于尋求高電導(dǎo)和高理論容量的陽極材料,并選出硫化銅納米板(nanoplates),團(tuán)隊(duì)認(rèn)為該化合物容易與鈉生成合金(alloy),因此可望提升電池容量與拉長循環(huán)性。


研究分析也指出,透過晶體學(xué)(crystallographic)調(diào)整硫化銅之后,可為鈉置入反應(yīng)(insertion)留出空間(room),測驗(yàn)結(jié)果則顯示,與石墨中的鋰離子相比,硫化銅的鈉金屬離子置入能力高約1.5倍,還可在250次充放電循環(huán)后保持初始容量90%。

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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%

且鈉離子電池還有一最大好處,即是地殼含量多達(dá)2.6%,蘊(yùn)含量排行第六多,發(fā)展鈉離子電池有助于降低整體電池成本,尤其對3C產(chǎn)品來說,電池成本就占整體30%。


Yuk指出,近年來韓國出現(xiàn)空氣品質(zhì)問題,人們對于再生能源相關(guān)產(chǎn)品表現(xiàn)出極大興趣,因此可借由該研究讓韓國在能源產(chǎn)品取得先機(jī)。目前該研究已發(fā)布在《NatureCommunications》。


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