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钠离子电池大突破:性能直逼理论极限

普林斯顿大学的Dincă团队最近捣鼓出了一种钠离子电池,用上了全新的有机阴极材料——双四氨基苯醌,简称TAQ。这玩意儿的能量表现让人眼前一亮。团队的博士生Tianyang Chen是研究论文的第一作者,他兴奋地说:“这种电池要么能在超短时间内存下同样的电量,要么在同样时间里装下更多能量。”这话听着简单,但背后藏着大潜力,不仅能给电动车、数据中心用上,还可能让可再生能源系统更上一层楼。

锂电池如今到处都是,可问题也不少。锂资源稀缺,供应链复杂,挖矿对环境也不友好。相比之下,钠离子电池就显得亲民多了。钠在地壳里多得是,成本低又好找,用它做电池能少依赖稀有资源,供应链也稳当些,还能减轻对环境的压力。不过,钠电池一直有个老大难的问题:能量密度低。简单说,就是跟体积比起来,续航时间短。研究人员在新闻发布会上坦言:“这短板拖了后腿,让钠电池没法大规模铺开。”

Mircea Dincă,化学系的Alexander Stewart教授,打了个形象的比喻:“能量密度是大家伙儿都关心的东西,就好比电池里能榨出多少汁儿。密度越高,你的车就能跑得越远,不用老充电。”以前的钠电池在这点上总差点意思,可这次TAQ的出现像是给难题找着了钥匙。

Dincă团队的新阴极材料TAQ真挺厉害,不只能量密度高,功率密度也出色,甚至有可能超过传统的锂电池阴极。这下,钠离子电池在性能和效率上终于能跟锂电池掰掰手腕了。其实,团队之前就研究过TAQ在锂电池里的表现,发现它不溶于电解液,还导电性不错。这些特点挺关键:不溶让阴极在电池运转时稳如泰山,导电性则让电子跑得顺畅,存电放电都更给力。正因如此,他们才动了心思,看看TAQ在钠电池里能玩出什么花样。

不过,把TAQ塞进钠电池可没那么简单。从锂电池技术跳到钠电池,设计得改头换面。研究人员花了一整年,调整老办法,适应钠离子化学的特殊需求。Tianyang Chen提到,他们选了碳纳米管做粘合剂,把TAQ晶体和炭黑颗粒混得均匀,打造出一个齐整的电极。这设计让活性材料几乎100%派上用场,电池性能直逼理论极限。

成果如何?新电池的表现真是亮眼。研究总结说,它展现出每单位355毫安时的理论容量,得益于四电子氧化还原过程,电极级的能量密度达到606瓦时每千克,还特别耐用。这串数字听着就让人振奋,意味着钠离子电池不只能跟锂电池较量,甚至可能在某些领域甩它几条街。

想象一下,开着电动车跑长途,不用老惦记充电站;或者风电太阳能存下来的电,能更高效地用出去。这技术要是铺开了,带来的不只是便利,还有对稀有资源依赖的告别。Dincă团队这场突破,就像给钠电池插上了翅膀,让它从实验室飞向现实,未来可期。

(示意图)

编辑:王和😎日期:02-25
来源:煎蛋网
电池 钠离子 普林斯顿
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