本世纪最有可能替代锂离子电池的产品

随着智能手机和其他可充电设备锂离子电池的普及，很难想象用什么来替代。但锂价格的上涨促使人们一直寻找替代品。目前，一种使用丰富的、现成的海水制成电池的技术给我们带来了希望。这项研究发表在《应用材料》杂志上。

钠-空气或钠-氧电池被认为是当今替代锂离子电池最有前途，也是最具成本效益的作品。但在实现商业用途之前，还存在一些挑战。来自韩国的研究人员们一直在应对这些挑战，他们将海水作为阴极电解质，在电池中，电解质是允许电荷在阴极和阳极之间流动的元件。海水不断的流入和流出，为电池供应了钠离子，而水负责出现电荷。然而，这些反应迟缓，因此研究人员想要找到一种方法来加速它们。

关于他们的新电池，研究小组用多孔钴锰氧化物纳米颗粒制备催化剂。孔隙形成一个很大的表面积，以鼓励出现电荷所需的电化学反应。一个硬碳电极作为阳极。结果电池在100多个周期内有效运行，平均放电电压约为2.7伏特。研究人员说，这还没有达到锂离子电池的水平，锂离子电池可以达到3.6到4.0伏特，但这一进步正在接近弥合差距。近日，我国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源重点实验室E01组博士生容晓晖在研究员胡勇胜、副研究员禹习谦和研究员谷林的指导下，在CellPress旗下的能源期刊Joule上发表最新研究成果AnionicRedoxReactionInducedHigh-CapacityandLow-StrainCathodewithSuppressedPhase-Transition。研究者基于前期的阴离子氧化还原的研究基础（Joule,2,125-140,2018），设计了结构和组成为P2-Na0.72[Li0.24Mn0.76]O2的钠离子电池正极材料，发现组装的半电池在1.5-4.5V之间具有~270mAh/g的超高可逆比容量，能量密度可达700Wh/kg，是目前已知具有最高能量密度的钠离子电池正极材料。后与美国布鲁克海文国家实验室博士胡恩源和教授杨晓青、法国波尔多大学教授ClaudeDelmas等深度合作，通过中子散射、同步辐射技术等先进表征手段细致研究了该材料的电荷补偿机制和结构演化过程，并发现了阴离子氧化还原机制不但可以供应额外的容量，还具有稳定钠离子电池层状结构、减小体积应变的用途，这是该材料具有超高比容量的内在原因。