<p>锂离子电池已经成为了各个行业的储能首选，从手机到汽车，几乎无所不包。但是它的电极材料（锂 / Li）比较稀有，因此开采和精炼占据了成本的大头。多年来，我们一直在寻找更实惠的替代品。而斯坦福大学的研究人员们，就将目光瞄向了古老的材料（盐 / NaCl）上 —— 其最新研制的钠离子电池，能够以 80% 不到的成本，存储与锂离子电池相当的能量！</p>
<p><img alt="图 1：Na2C6O6 分子结构，及其在纳电池中、于不同条件下所表现的电化学性质（不一致的相变）" data-entity-type="file" data-entity-uuid="bc4ae39e-a2fe-4b61-a00c-b31e496278eb" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%201%EF%BC%9ANa2C6O6%20%E5%88%86%E5%AD%90%E7%BB%93%E6%9E%84%EF%BC%8C%E5%8F%8A%E5%85%B6%E5%9C%A8%E7%BA%B3%E7%94%B5%E6%B1%A0%E4%B8%AD%E3%80%81%E4%BA%8E%E4%B8%8D%E5%90%8C%E6%9D%A1%E4%BB%B6%E4%B8%8B%E6%89%80%E8%A1%A8%E7%8E%B0%E7%9A%84%E7%94%B5%E5%8C%96%E5%AD%A6%E6%80%A7%E8%B4%A8%EF%BC%88%E4%B8%8D%E4%B8%80%E8%87%B4%E7%9A%84%E7%9B%B8%E5%8F%98%EF%BC%89.jpg" /></p>
<p>图 1：Na2C6O6 分子结构，及其在纳电池中、于不同条件下所表现的电化学性质（不一致的相变）</p>
<p>斯坦福大学最新开发的钠离子电池，已在储能成本上将锂离子电池远远抛在后头。地球拥有广阔的海洋和盐湖等钠盐来源，因而钠离子无疑成为了一个完美的低成本储能候选。</p>
<p><img alt="图 2：Na2C6O6 充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程的相位变换" data-entity-type="file" data-entity-uuid="7cef19e1-55dd-4a46-b9bb-7baa8d059ac3" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%202%EF%BC%9ANa2C6O6%20%E5%85%85%E9%92%A0-%E5%8E%BB%E9%92%A0%EF%BC%88%E5%B5%8C%E7%BA%B3-%E8%84%B1%E7%BA%B3%EF%BC%89%E8%BF%87%E7%A8%8B%E7%9A%84%E7%9B%B8%E4%BD%8D%E5%8F%98%E6%8D%A2.jpg" /></p>
<p>图 2：Na2C6O6 充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程的相位变换</p>
<p>此外钠电池可以有许多种形态，比如笔记本电脑上常见的 18650 电芯。首席研究者 Zhenan Bao 表示：“性能上，锂元素暂时还找不到对手。但它实在太贵太稀有，因而我们需要开发元素更加丰富、成本更加低廉的钠基电池”。</p>
<p><img alt="图 3：Na2C6O6 在充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程中的电压变化。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a29a1b92-576d-450b-8b2d-4c7c3f9a051e" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%203%EF%BC%9ANa2C6O6%20%E5%9C%A8%E5%85%85%E9%92%A0-%E5%8E%BB%E9%92%A0%EF%BC%88%E5%B5%8C%E7%BA%B3-%E8%84%B1%E7%BA%B3%EF%BC%89%E8%BF%87%E7%A8%8B%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%94%B5%E5%8E%8B%E5%8F%98%E5%8C%96%E3%80%82.jpg" /></p>
<p>图 3：Na2C6O6 在充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程中的电压变化。</p>
<p>斯坦福团队采用了钠盐电极的设计，充上正电荷的钠离子会游向充负电荷的磷正极 —— 这两种元素在自然界中的储量都很丰富。研究人员还称：为了改进充放电循环周期，他们分析了电池工作时，钠离子附着和脱离阴极的原子力水平。</p>
<p><img alt="图 4：可逆相变期间的形态学变化，以及 Na2C6O6 储钠的氧化-还原机制" data-entity-type="file" data-entity-uuid="9f4602b7-73d3-4455-8f64-0f7b6678e134" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%204%EF%BC%9A%E5%8F%AF%E9%80%86%E7%9B%B8%E5%8F%98%E6%9C%9F%E9%97%B4%E7%9A%84%E5%BD%A2%E6%80%81%E5%AD%A6%E5%8F%98%E5%8C%96%EF%BC%8C%E4%BB%A5%E5%8F%8A%20Na2C6O6%20%E5%82%A8%E9%92%A0%E7%9A%84%E6%B0%A7%E5%8C%96-%E8%BF%98%E5%8E%9F%E6%9C%BA%E5%88%B6.jpg" /></p>
<p>图 4：可逆相变期间的形态学变化，以及 Na2C6O6 储钠的氧化-还原机制</p>
<p>最终，他们的钠离子电池实现了高达 484 mAh/g 的可逆容量、以及 726 Wh/kg 的能量密度。新电池的能源效率据称超过了 87%，至于最重要的成本方面，研究人员声称可以 80% 不到的投入，实现与锂离子电池相当的储电量。</p>
<p><img alt="图 5：Na2C6O6 电极在半电池和全电池中的电化学四储钠表现" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5d1ce570-30b9-4168-8993-2d16a475d6c9" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE%205%EF%BC%9ANa2C6O6%20%E7%94%B5%E6%9E%81%E5%9C%A8%E5%8D%8A%E7%94%B5%E6%B1%A0%E5%92%8C%E5%85%A8%E7%94%B5%E6%B1%A0%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%94%B5%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%9B%9B%E5%82%A8%E9%92%A0%E8%A1%A8%E7%8E%B0.jpg" /></p>
<p>图 5：Na2C6O6 电极在半电池和全电池中的电化学四储钠表现</p>
<p>下一步，团队将在磷阳极上投入更多精力，以便压榨出钠离子电池的更多性能。与锂离子相比，团队也希望进一步提升钠离子电池的体积能量密度。这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然能源》（<a href="https://www.nature.com/articles/s41560-017-0014-y">Nature Energy</a>）期刊上。</p>
<p>[编译自：<a href="http://newatlas.com/sodium-ion-battery-cheaper-lithium/51682/">New Atlas</a> , 来源：<a href="http://newatlas.com/sodium-ion-battery-cheaper-lithium/51682/">Standford University</a>]</p>
<p>文章转载自：<a href="http://www.cnbeta.com/">cnBeta.COM</a></p>