图:电荷转移与钠离子扩散控制条件下的钠沉积示意图。在电荷转移控制条件下钠离子(Na+)供给充足,钠金属在铝集流体上沉积均匀。在扩散控制条件下钠离子匮乏,钠金属沉积不均匀,导致电池短路。\岭大供给图片
【大公报讯】记者卓彤报道:电动车及电子产品普及使用锂电池,但其开采及销毁过程对环境造成的负面影响备受关注。岭南大学(岭大)跨学科学院与清华大学、北京理工大学的学者组成研究团队,提出突破性的新型“无负极钠电池”技术,透过改变钠电池内的电解液盐浓度,能减低快速充电时容易出现短路及电池寿命短的问题,能够在短短数分钟内完成充电,同时保持安全和稳定性。有关研究成果刊登在国际能源材料领域的顶级学术期刊《先进能源材料》(AdvancedEnergy Materials)。
学术界近年积极研究以“无负极钠电池”(又称“无储库钠电池”)取代锂电池的可能性,但其商品化的一大障碍是由于钠金属较“软”,在高速充电时容易出现短路,导致电池寿命缩短,甚至有机会发生安全事故。
教授:助推动绿色经济
研究团队透过适度调整钠电池内的电解液盐浓度,成功将钠沉积过程由既有的“扩散控制”,转为“电荷转移控制”。该方法能大幅降低电池充电过程中短路的风险,提升电池的稳定性与寿命,同时在完全放电时不含金属钠,从而减低生产与运输的安全隐患。
实验室测试证明,当新型“无负极钠电池”的电解液盐浓度提升后,其钠离子供应更充足,令钠沉积过程变得平稳,其承受高速充电的能力提升至大于20mA cm-2,在10C的快速充电下仍保持良好性能,并在数分钟内完成充电,超越目前商用锂电池普遍1C至2C的充电速度;在500次循环充电后,仍保持超过七成电容量。
该论文的共同通讯作者、岭大跨学科学院副教授李亮亮教授(图)表示,团队成功研发的新型无负极钠电池,使用了钠取代锂。在海水中含有大量钠离子,价格约为锂的十分之一以下,有助降低电动车生产与储能系统的成本。此外,钠的提取过程更简单,对环境破坏更小,有助推动绿色经济。