钠离子电池研究获突破——新型钠正极材料诞生

锂离子电池发明者领衔的国际团队提出了一种适用于钠离子电池的新型正极材料。

锂离子电池的普及在当前移动技术领域是无与伦比的。但其在电动汽车和储能领域的大规模应用受到了生产成本高以及锂供应有限的限制。许多研究人员希望采用更加便宜、更易加工、且原料丰富的钠离子电池来取代锂离子电池，从而克服以上问题。

钠离子电池的工作原理与锂离子电池相同。放电过程中，钠离子从负极向正极迁移，而平衡电子通过外电路转移到负极，用于供电。在正极，转移而来的电子利用氧化还原对而收集，同时钠离子嵌入到正极结构当中——此过程是可逆的。

“问题是钠离子的尺寸。”美国奥斯丁德克萨斯大学的Preetam Singh这样解释，“无法简单的重复锂离子技术，即直接在各种正极和电解质材料的化学结构中用钠取代锂。因为钠-钠相互作用很强，无法获得较好的性能。我们研究的主要动力是寻找不同于老式结构的东西。”

Singh是锂离子电池发明者JohnGoodenough领衔的能源材料研究团队的一员。在最近的研究中，他们采用NaFe(SO4)2作为钠离子电池正极材料，其中Na+和Fe3+层被SO42-多面体分离在一个固定的距离上。这些固定的空间允许钠离子扩散，这意味着该材料能够实现理论最大特定容量(每克材料可容纳的电量)的80%。

“我认为，对于钠离子电池的商业化应用而言，这是一种非常独特的材料。”日本东京理科大学(Tokyo University of Science,Japan)电池材料专家ShinichiKomaba评论说，“最有意思的是，在钠离子电池和锂离子电池上，它都可以作为驱动Fe2+/Fe3+氧化还原对的4伏正电极。我期待更多结合钠离子和锂离子化学的新材料被发现。”

“目前，这种材料进一步的可能性正在研究当中。”Singh继续说，“锰、镍等磁性类似材料也很有趣，我们希望可以获得更高的功率密度。我们也在努力减少硫酸盐连接的数量，这可能会增加材料的容量。”