鈉金屬電池獲重要突破 中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)解決“低溫焦慮”
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素，而電池是一種基于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置，因此電池的性能時(shí)常受到溫度的影響。這也間接導(dǎo)致了大部分電池，受限于低溫環(huán)境下反應(yīng)物的活化能降低，容易出現(xiàn)充不進(jìn)電、續(xù)航能力差等問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，電池的“低溫焦慮”是現(xiàn)階段影響電池發(fā)展的一個(gè)重要難題，并且間接導(dǎo)致了許多依賴電池的設(shè)備無(wú)法在低溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)用性受限。
而在電池家族中，鈉電池的“低溫焦慮”又尤為明顯。
鈉金屬電池是一種基于鈉金屬作為負(fù)極的電池，具有能量密度高、安全性強(qiáng)、資源貯備豐富且原材料成本低等優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，鈉金屬電池的工作溫度范圍也相對(duì)較寬，理論上能夠適應(yīng)更多的極端溫度。但這卻并沒(méi)有讓它適應(yīng)低溫環(huán)境。
由于鈉金屬電池的工作原理與鋰離子電池類似，都需要離子通過(guò)在正負(fù)極間的遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)和釋放，因此工作過(guò)程中同樣需要電解液作為媒介。而常用的商業(yè)電解液大多為碳酸酯基電解液，這種電解液低溫下易凝固，一旦開(kāi)始凝固，電池的充放電性能也會(huì)受到影響。這也就導(dǎo)致了鈉金屬電池同樣無(wú)法在低溫環(huán)境下正常使用。
針對(duì)這一難題，中國(guó)科學(xué)家給出了答案。近日，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所研究員吳曉東、河海大學(xué)教授許晶晶與中國(guó)科學(xué)院物理所研究員李泓等合作，一種新型電解液能讓鈉金屬電池在低溫和快速充電條件下展現(xiàn)出優(yōu)異性能。
據(jù)悉，該研究自2018年便開(kāi)始進(jìn)行“鋰鈉金屬電池新型電解液”的研究。團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入具有強(qiáng)電負(fù)性的氟原子，以此來(lái)降低電解液溶劑分子周圍的電子云密度，削弱溶劑分子與鈉離子之間的相互作用，從而降低鈉離子從溶劑分子中脫離的難度，加快鈉離子在電極表面的沉積速度。之后，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)計(jì)算分析了溶劑分子的物化性質(zhì)，確定了溶劑化結(jié)構(gòu)，并利用X-射線光電子能譜、飛行時(shí)間-二次離子質(zhì)譜和電化學(xué)性能等技術(shù)，分析了不同位點(diǎn)所進(jìn)行的氟代分子的調(diào)控行為，最終確定了新型電解液的成分2，2-二氟乙酸乙酯(DFEA)。
測(cè)試結(jié)果顯示，使用該電解液的鈉金屬電池能夠在-20°C的低溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)1500小時(shí)以上的穩(wěn)定循環(huán)，能夠在-40°C的低溫環(huán)境，穩(wěn)定循環(huán)150圈。其重要性和創(chuàng)新性達(dá)到該領(lǐng)域的前5%。
目前相關(guān)的研究成果已發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》，相信隨著研究的不斷推進(jìn)，鈉金屬電池會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)走進(jìn)我們的生活，為我們帶來(lái)便利。
關(guān)注本網(wǎng)官方微信 隨時(shí)閱讀專業(yè)資訊
- 首款電力儲(chǔ)能專用鈉離子電池發(fā)布 2024-12-16 09:53:57
- 近日，在第二屆海辰儲(chǔ)能生態(tài)日暨新品發(fā)布會(huì)上，首款電力儲(chǔ)能專用鈉離子電池發(fā)布。
- 海藻酸：提升儲(chǔ)能電池工作效率的綠色新星 2024-12-13 15:22:49
- 近日，海南大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院史曉東、田新龍教授團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，在鋅碘電池中引入海藻酸鈉，可研發(fā)電池高性能粘結(jié)劑，從而提高鋅碘電池工作效率。該研究成果近日發(fā)表在《納米能源》上。
- 2024年1至10月我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)延續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì) 2024-12-13 11:59:51
- 根據(jù)鋰電池行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息和行業(yè)協(xié)會(huì)測(cè)算，1-10月全國(guó)鋰電池總產(chǎn)量890GWh，同比增長(zhǎng)16%。
- 有望持續(xù)供電數(shù)年 碳-14鉆石電池有何過(guò)人之處 2024-12-07 16:08:46
- 電池可以儲(chǔ)存大量的能量，使得我們可以在短時(shí)間內(nèi)使用大量的能量?？梢哉f(shuō)電池的出現(xiàn)不但直接改變了我們的用電以及生活方式，更促進(jìn)了許多其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而更重要的一點(diǎn)是，電池的誕生也為供電穩(wěn)定提供了一定的保障，尤其是主張綠色發(fā)展的今天，電池是當(dāng)前新
- 有望供電數(shù)年 全球首款碳-14鉆石電池問(wèn)世 2024-12-07 11:09:46
- 據(jù)英國(guó)布里斯托大學(xué)報(bào)道，該校和英國(guó)原子能管理局的研究團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)出全球首款碳-14鉆石電池，由于碳-14的特殊性能，這款電池的潛在壽命可達(dá)數(shù)千年，有望成為一種持久性較強(qiáng)的新能源，為多領(lǐng)域設(shè)備運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。
版權(quán)與免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
