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科学家发现钠电池的降解来源

2019-07-18 08:36:04 • 来源：

电池为我们的生活提供动力：我们依靠它们来保持我们的手机和笔记本电脑的嗡嗡声以及我们的混合动力和电动汽车在路上行驶。但是，越来越多地采用最常用的锂离子电池实际上可能导致成本增加和锂的潜在短缺 - 这就是为什么钠离子电池作为可能的替代品被强烈研究的原因。它们表现良好，与锂密切相关的碱金属钠便宜且丰富。

科学家发现钠电池的降解来源

挑战?钠离子电池的寿命比锂电池兄弟更短。

现在，加州大学圣巴巴拉分校的计算材料科学家Chris Van de Walle及其同事发现了钠电池容量损失的原因：氢的无意识存在，导致电池电极退化。Van de Walle和合着者Zhen Zhu和Hartwin Peelaers在“ 材料化学 ”杂志上发表了他们的研究成果。

“氢气通常存在于阴极材料的制造过程中，或者它可以从环境中或从电解质中引入，”现在谷歌的朱说。“众所周知，氢会对电子材料的性质产生很大影响，因此我们对它对NaMnO 2(二氧化钠钠)的影响感到好奇，NaMnO 2是钠离子电池的常见阴极材料。” 为了研究这一点，研究人员使用了能够预测杂质存在引起的结构和化学效应的计算技术。

现在堪萨斯大学的Peelaers教授描述了主要发现：“我们很快意识到氢气很容易穿透材料，并且它的存在使得锰原子能够从锰氧化物骨架中脱离，从而将材料固定在一起这种锰的去除是不可逆转的，导致容量下降，最终导致电池退化。“

这些研究在加州大学圣巴巴拉分校的Van De Walle计算材料小组进行。

“早期的研究表明锰的损失可能发生在与电解质的界面，或者可能与相变有关，但它并没有真正确定触发因素，”Van de Walle说。“我们的新结果表明，如果存在氢气，锰的损失可能发生在材料的任何地方。由于氢原子很小且反应活泼，氢气是材料中常见的污染物。现在它的有害影响已被标记，措施可以在电池的制造和封装过程中采取措施，以抑制氢气的混入，从而提高性能。“

事实上，研究人员怀疑，即使普遍存在的锂离子电池也可能遭受意外氢气混入的不良影响。由于制造方法在这种成熟的材料系统中进一步发展，或者因为锂电池更耐氢的根本原因目前尚不清楚，这是否会导致更少的问题，这将是未来研究的一个领域。

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