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      科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈉電池的降解來源
      
			
      
				2019-07-18 08:36:04
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      電池為我們的生活提供動(dòng)力：我們依靠它們來保持我們的手機(jī)和筆記本電腦的嗡嗡聲以及我們的混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車在路上行駛。但是，越來越多地采用最常用的鋰離子電池實(shí)際上可能導(dǎo)致成本增加和鋰的潛在短缺 - 這就是為什么鈉離子電池作為可能的替代品被強(qiáng)烈研究的原因。它們表現(xiàn)良好，與鋰密切相關(guān)的堿金屬鈉便宜且豐富。
      

      科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈉電池的降解來源
      

      挑戰(zhàn)?鈉離子電池的壽命比鋰電池兄弟更短。
      

      現(xiàn)在，加州大學(xué)圣巴巴拉分校的計(jì)算材料科學(xué)家Chris Van de Walle及其同事發(fā)現(xiàn)了鈉電池容量損失的原因：氫的無意識(shí)存在，導(dǎo)致電池電極退化。Van de Walle和合著者Zhen Zhu和Hartwin Peelaers在“ 材料化學(xué) ”雜志上發(fā)表了他們的研究成果。
      

      “氫氣通常存在于陰極材料的制造過程中，或者它可以從環(huán)境中或從電解質(zhì)中引入，”現(xiàn)在谷歌的朱說。“眾所周知，氫會(huì)對(duì)電子材料的性質(zhì)產(chǎn)生很大影響，因此我們對(duì)它對(duì)NaMnO 2(二氧化鈉鈉)的影響感到好奇，NaMnO 2是鈉離子電池的常見陰極材料。” 為了研究這一點(diǎn)，研究人員使用了能夠預(yù)測(cè)雜質(zhì)存在引起的結(jié)構(gòu)和化學(xué)效應(yīng)的計(jì)算技術(shù)。
      

      現(xiàn)在堪薩斯大學(xué)的Peelaers教授描述了主要發(fā)現(xiàn)：“我們很快意識(shí)到氫氣很容易穿透材料，并且它的存在使得錳原子能夠從錳氧化物骨架中脫離，從而將材料固定在一起這種錳的去除是不可逆轉(zhuǎn)的，導(dǎo)致容量下降，最終導(dǎo)致電池退化。“
      

      這些研究在加州大學(xué)圣巴巴拉分校的Van De Walle計(jì)算材料小組進(jìn)行。
      

      “早期的研究表明錳的損失可能發(fā)生在與電解質(zhì)的界面，或者可能與相變有關(guān)，但它并沒有真正確定觸發(fā)因素，”Van de Walle說。“我們的新結(jié)果表明，如果存在氫氣，錳的損失可能發(fā)生在材料的任何地方。由于氫原子很小且反應(yīng)活潑，氫氣是材料中常見的污染物。現(xiàn)在它的有害影響已被標(biāo)記，措施可以在電池的制造和封裝過程中采取措施，以抑制氫氣的混入，從而提高性能。“
      

      事實(shí)上，研究人員懷疑，即使普遍存在的鋰離子電池也可能遭受意外氫氣混入的不良影響。由于制造方法在這種成熟的材料系統(tǒng)中進(jìn)一步發(fā)展，或者因?yàn)殇囯姵馗蜌涞母驹蚰壳吧胁磺宄@是否會(huì)導(dǎo)致更少的問題，這將是未來研究的一個(gè)領(lǐng)域。
      
			

			
        
      
			
      
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