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鋰離子電池會被鈉鎂材料替代嗎?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年03月17日  

鋰離子電池目前已獲得廣泛應用,但其具有明顯的缺點,一是含鋰的材料來源有限,二是目前鋰離子電池中使用可燃的液態電解液,易燃易爆,安全風險較大。在瑞士國家科研基金會的支持下,瑞士聯邦材料研究所、日內瓦大學、保羅謝爾研究所自2015年起聯合展開了一項科研項目,嘗試用鈉鎂材料替代鋰開發蓄電池,取得階段性成果。


科研團隊提出一種全固體蓄電池設計,電池中使用的是固體電解質而不是一般常用的液態電解質,這種固態電解質是具有晶體結構的含鈉離子或鎂離子的化合物,鈉離子和鎂離子可在其中運動,由帶正電荷的離子在電池電極間的運動實現電子的轉移出現電流。


根據實驗結果,在常溫(攝氏20度)下,鈉離子即可在固體電解質中運動,而且固體電解質不會燃燒,并在攝氏300度環境下仍保持化學穩定性,因此安全性大大新增。因鈉元素材料的來源廣泛,與鋰材料相比幾乎是無限的。雖然鈉材料制成的電池儲存電能的密度比鋰離子電池小,但在對儲能單元體積要求不高的場合仍具有替代鋰離子電池的可能,因此這一結果具有很重要的應用價值。


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我國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其團隊成功研發出一種新型高性能、低成本的鉀型雙離子電池技術,在不改變現有鋰離子電池正極材料的情況下,研發出具有普適性的鋁箔負極/集流體一體化設計的新型高效低成本鋰電技術,不僅可以有效降低電池自重和體積,顯著提高質量和體積能量密度,而且大大降低了生產制造成本,同時具有廣泛的普適性。


采用該技術的電池,大大提高電池容量,給手機供應持續電量,這項成果在一年的時間中,不僅在基礎研究方面做出了多項突破和布局;同時,迅速走出實驗室,朝著產業化的方向快速發生產展。


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針對鎂材料開發的固體電解質也具有良好性能,鎂離子在攝氏70度條件下可在其中運動。相比早期的一些研究結果,獲得同樣的導電性能要攝氏400度的條件,科研人員認為是在正確的方向上取得了重大進步,展示了進一步改進的潛力和可行性。考慮到鎂離子比鋰離子攜帶的電荷多一倍,材料來源較多,化學穩定性更好,用鎂取代鋰作為電池材料具有更加誘人的前景。


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