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        科學家發(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力：我們依靠它們來保持我們的手機和筆記本電腦的嗡嗡聲以及我們的混合動力和電動汽車在路上行駛。但是，越來越多地采用最常用的鋰離子電池實際上可能導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，加州大學圣巴巴拉分校的計算材料科學家Chris Van de Walle及其同事發(fā)現(xiàn)了鈉電池容量損失的原因：氫的無意識存在，導致電池電極退化。Van de Walle和合著者Zhen Zhu和Hartwin Peelaers在“ 材料化學 ”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，氫會對電子材料的性質(zhì)產(chǎn)生很大影響，因此我們對它對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，研究人員使用了能夠預測雜質(zhì)存在引起的結(jié)構(gòu)和化學效應的計算技術(shù)。
        

        現(xiàn)在堪薩斯大學的Peelaers教授描述了主要發(fā)現(xiàn)：“我們很快意識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，導致容量下降，最終導致電池退化。“
        

        這些研究在加州大學圣巴巴拉分校的Van De Walle計算材料小組進行。
        

        “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活潑，氫氣是材料中常見的污染物?，F(xiàn)在它的有害影響已被標記，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)中進一步發(fā)展，或者因為鋰電池更耐氫的根本原因目前尚不清楚，這是否會導致更少的問題，這將是未來研究的一個領(lǐng)域。
        
			

			
          
        
			
        
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