研究人員找到了提高鈉離子電池性能的方法

科學家們發現了鈉離子電池（sib）所需要的成分，這有助于提高sib的性能，如充電速度。盡管鋰離子電池目前很受歡迎，但由于鋰不僅昂貴而且有限，人們預計鋰離子電池將很快找到新能源。研究結果表明，SiB有可能成為鋰離子電池的替代品。

在無機晶體結構數據庫中對約4300種化合物進行了鈉遷移能的高通量計算，該化合物確實表現出優異的高速率性能和循環耐久性；詳細地說，該化合物表現出穩定的10C循環，其完全充電的速率僅為6分鐘。/在室溫下進行50次充放電循環后，放電和約94%的容量保持率。這些結果與鈉離子電池的典型陰極材料相當或優于后者。

日本名古屋理工學院（Nitech）的研究人員已經證明，一種特殊的材料可以作為鈉離子電池的高效電池組分，與鋰離子電池在多個電池特性，特別是充電速度方面進行競爭。

研究結果發表在2018年11月的科學報告中，由Nitech高級陶瓷系助理教授NaotoTanibata博士領導。

流行的鋰離子電池有幾個好處——它們是可充電的，應用范圍很廣。它們被用于筆記本電腦和手機等設備，以及混合動力和全電動汽車。電動汽車是解決農村污染和實現清潔可持續交通的重要技術，在解決能源和環境危機方面發揮著重要作用。鋰的一個缺點是它是一種有限的資源。不僅價格昂貴，而且其年產量（技術上）有限（由于干燥過程）?？紤]到對電池驅動裝置尤其是電動汽車的需求不斷增加，尋找鋰的替代品的需求變得越來越迫切，鋰既便宜又豐富。

由于多種原因，鈉離子電池是鋰離子電池的一種有吸引力的替代品。鈉不是一種有限的資源——它在地殼和海水中都很豐富。此外，在適當的晶體結構設計下，鈉基組分有可能產生更快的充電時間。然而，鈉不能簡單地與鋰交換，鋰用于目前的電池材料，因為它是一個較大的離子尺寸和略有不同的化學。因此，研究人員需要在大量的候選材料中，通過試錯法尋找最佳的鈉離子電池材料。

Nitech的科學家們已經找到了解決這個問題的合理而有效的方法。從晶體結構數據庫中提取約4300種化合物，并對其進行高通量計算后，其中一種化合物獲得了良好的結果，因此是鈉離子電池組分的一個很有前景的候選化合物。研究人員發現，Na2V3O7具有良好的電化學性能以及晶體和電子結構。該化合物具有快速充電性能，能在6分鐘內穩定充電，研究人員還證明了該化合物具有較長的電池壽命和較短的充電時間。

“我們的目標是解決大型電池在電動汽車等嚴重依賴長時間充電的應用中面臨的最大障礙。我們通過一項搜索來解決這個問題，該搜索將產生足夠高效的材料，以提高電池的速率性能?！?br/>
盡管Na2v3o7具有良好的特性和對鈉離子電池的總體預期影響，但研究人員發現，在最后的充電階段，Na2v3o7發生了劣化，這將實際存儲容量限制在理論存儲容量的一半。因此，在他們未來的實驗中，研究人員致力于提高這種材料的性能，以便在整個充電階段保持穩定?！蔽覀兊淖罱K目標是建立一種方法，使我們能夠通過計算和實驗相結合的方法來有效地設計電池材料，”Tanibata博士補充道。