傳統鋰電池有望被替代 科學家說鈉離子電池性能還可提升

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現在世界已經進入到了鋰電池時代，這些電池生產的原材料需要從世界各地的鋰礦中提取，如果地球上的鋰礦耗盡，那麼鋰電池的生產也會停滯不前了，而眾所周知，鋰離子電池的安全係數也並不算高，如果暴露於水中，甚至只是空氣中的水都會使其變成紫色並燃燒自燃，之前三星 Galaxy Note 7 的爆炸事件就是一個例子，那麼到底是否存在一種更加科學和安全的替代材料呢？科學家們發現，鈉離子電池或許可以成為更成本和具有富礦資源的鋰離子電池替代品。

長期以來，全世界的科學家們也都在努力研究，使得鈉離子電池和鋰離子電池具有一樣的功能性，不過由於技術上的原因，他們卻遲遲無法解決防止鈉離子在電池充電和放電時的電荷丟失問題，不過現在，美國普渡大學的研究人員們通過測試一個新的鈉粉方案，成為解決了這個問題，並妥善保存了電荷。

普渡大學化學工程副教授 Vilas Pol 對此表示：「我們通過在電極加工過程中加入人造鈉粉，然後對電池生產工藝進行輕微的修改，發現了讓鈉離子電池技術實現工業化的新方法。」他們的研究報告還在今年 8 月發表在了《能源雜誌》上，而最近一段時間正值普渡大學 150 周年建校紀念日時期，為此，普渡大學推出了為期一年的慶祝活動創意節，在健康、空間、人工智慧和可持續性四個主題上，展示該大學作為解決世界現實問題的智囊能力，而這次鈉離子電池研究團隊的研發成果也與該慶祝活動相一致。

雖然鈉離子電池在物理上比鋰離子方案更重，但它們的生產成本更低，可以為大型太陽能和風力發電設施儲存能量，因此研究人員也一直在研究鈉離子電池的突破性技術，而當時他們發現，在初始充電循環期間，鈉離子會粘附在被稱為陽極的電池硬碳端，不能像鋰離子電池那樣流到陰極端，這些離子會形成一種叫做「固體電解質界面膜」的結構。

這種固體電解質界面膜可以保護電池碳顆粒免受酸性電解質，還能導電，但是過多的界面膜會消耗掉為電池充電所需的鈉離子，從而導致在充電和放電過程中的電荷丟失，於是普渡大學的研究人員提議用鈉離子粉末來解決該問題，以這種方式為固體電解質界面膜提供所需的鈉量來保護碳顆粒，還不至於消耗累積的鈉離子。

他們把鈉粉末放入裝有氬氣的手套箱中，以防止鈉暴露在水中導致的燃燒問題，而這種粉末的製造則使用了超聲波技術（與監測胎兒發育所用的工具類似），通過聲波把鈉塊熔化成乳白色的紫色液體，再把液體冷卻成粉末懸浮在己烷溶液中，從而均勻分散粉末顆粒，在此之後，只需要在陽極或陰極電極上加上這種鈉粉，就可以使鈉離子電池組以更加穩定和更高容量進行充放電，實現鈉離子電池的實際性應用。

來源：Sciencedaily

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