鈉離子電池與鋰離子電池的競爭，需避開氫的干擾
發布時間：2020.04.26
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鋰離子電池在市場上的主導地位盡管仍能持續很久，但這并不影響其他類型的電池“各顯神通”。加州大學圣塔芭芭拉分校的科學家們正在研究鈉離子電池，他們發現氫的意外存在是鈉離子電池技術在降解和性能等方面存在缺陷的原因。根據鈉離子技術的計算，如果將氫排除在整個材料生產過程之外，會大幅提高鈉離子電池的性能，讓其達到與鋰離子電池競爭的水平。
鋰離子電池的生產一直呈指數增長，電池所需材料的采購以及鋰本身尤其是在動力電池方面的潛在問題變得更加突出。回收和梯次利用是節約電池成本的方法之一，但為了獲得更豐富、更節省成本的電池，研究人員一直苦心孤詣地探索新型電池，尋求新的機會。
用鈉代替鋰是電池界眾多人員的研究方向。目前要將這種技術完全商業化還有待商榷，因為鋰離子電池的缺陷包括降解問題和性能損失，而鈉離子電池的“硬傷”是其降解和性能損失的速度比鋰離子電池更快。因此，盡管鈉離子電池有著低成本、安全性高、環境友好等特點，但難題是如何改用一種已知的降解速度更快的化學物質。
該校一篇發表在《材料化學》雜志上的新論文表明，科學家們計算出，一種常見的陰極材料——氧化錳鈉中的大部分降解是由其中氫的存在引起的。他們還認為類似的機制可能對鋰離子電池的性能產生不良影響，但這一點需要更多的研究來證明。氫作為宇宙中已知的最豐富的元素，在電池制造的許多階段中都能進入材料，氫對各種可再生材料的影響是一個重要的研究領域。UCSB的計算表明，氧化錳層中氫的存在降低了錳原子斷裂和溶解所需的能量。
"因為氫原子很小且活性大，所以其在材料中是一種常見的污染物。圣塔芭芭拉分校的計算材料科學家Chris Van de Walle解釋道，"現在我們已經注意到氫的有害影響，那么可以在電池的制造和封裝過程中采取措施，以抑制其與氫的結合，從而提高電池性能"。
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