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电池历史性突破:更高能量的钠离子电池 成本比锂电池至少低20%

北极星智能电网在线  来源:DeepTech深科技  作者:靖海  2017/10/23 8:42:59  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:华裔科学家研发出了一种新型钠离子电池阴极材料。该材料拥有高电池容量且循环寿命长,有望取代因资源储量有限而价格高昂的锂离子电池

2017年10月9日,一项具有重大突破意义的研究成果发表在了《自然•能源》期刊上。

一支由著名华裔材料科学家鲍哲南和崔屹领衔的材料科学研究团队,成功研发出了一种新型钠离子电池阴极材料。该材料拥有极高的电池容量且循环寿命大幅增加,有望取代因矿产资源储量有限而价格高昂的锂离子电池。

著名华裔材料科学家斯坦福大学教授鲍哲南(左)、崔屹(中)以及本次论文的第一作者、斯坦福大学博士后MinahLee(右)

这种新型的材料使用了全新的思路,大大提升了钠离子电池的性能——其循环电池容量达到了484mAh/g,阴极能量密度更是高达726Wh/kg。

本次论文的第一作者、斯坦福大学博士后MinahLee也对DT君表示:“我们的新型阴极由氧和钠组成,具有与常规锂阴极相当的能量密度,可以作为钠离子电池取代锂离子电池的可靠阴极。”

更加令人瞩目的是,由于地球上钠的储量极为丰富,钠离子电池阴极材料开采、生产成本仅为锂离子电池的1/100,从而将钠离子电池的整体成本控制到锂离子电池的80%左右。这一突破性的技术进展,让人类在大规模能源储存的道路上再一次迈出坚实的一步。

随着全球对锂电池的需求不断增加,锂矿的开采供不应求,价格也水涨船高。随着储量的消耗,其价格可能进一步攀升

事实上,作为目前移动端最靠谱的电池,锂离子电池以较高的能量密度和较彻底的充放电深度,统治了手机、电脑、电动汽车等绝大多数需要充电电池的应用场景。而且,随着锂电池产能的提高,在规模经济的作用下,其价格已经连续多年保持下降的势头,进一步巩固了其相对于其它电池技术的竞争优势。

有科学家甚至认为,在地球上的锂矿全被开采完之前,将不会有其它电池取代锂电池的江湖地位。

然而,“储量耗尽”这个看似天方夜谭一般的情景,却正成为很多业内人士真真切切的担忧。在全球范围内锂电池的产量不断冲向新高、锂电池整体价格大幅下降的背景下,部分用于生产锂电池电极的原材料价格却反而大幅飙升。这是因为地球上可用于生产锂电池所需阴极材料的矿产资源(锂矿、钴矿等)实际上一点都不丰富。

为了满足现有的锂电池产量需求,世界范围内各个矿场的产能都已经被逼到了极限,再增加产能十分困难。更不用说,加速开采还会让这些有限的矿产资源提前耗尽,从而进一步推高价格。因此,锂离子电池面临着一个绝大多数的商品永远都不会面临到的挑战:随着产量的提升,价格不仅无法持续下降,反而可能急剧升高。

为了解决这个问题,科学家们将目光投向了在元素周期表上紧挨着锂元素、特性也与其十分相近的另一种元素——钠。与锂资源相比,地球上的钠资源储量简直丰富到“不可能被耗尽”:从浩瀚的大海里,到每家每户的餐桌上,到处都有氯化钠——食盐的身影。与锂离子电池材料每吨高达15,000美元的价格相比,如果用钠离子作为电极材料,其每吨成本将只有150美元,便宜足有100倍之多。

与锂相比,地球上的钠资源实在是太丰富了。大海、盐湖、盐矿,钠元素占据了地壳中超过2.7%的质量。因此,以钠为材料的电池将远比锂电池便宜

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