鈉離子電池是一種很有前途的儲(chǔ)能技術(shù)，在固定存儲(chǔ)領(lǐng)域的商業(yè)化程度已經(jīng)很有限。鈉離子已經(jīng)引起了研究人員的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗峁┝艘环N鋰離子電池的替代品，這種電池依賴于更便宜、更豐富的材料。

在能量密度方面，鈉離子技術(shù)比鋰稍落后。這意味著它被廣泛認(rèn)為是不切實(shí)際的應(yīng)用，如電動(dòng)汽車或消費(fèi)電子產(chǎn)品，其中電池的大小和重量是一個(gè)主要問題。然而，東京科學(xué)大學(xué)（TOS）的科學(xué)家們的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)可能會(huì)推翻這一假設(shè)。

該大學(xué)的一個(gè)小組研究了碳電極材料來提高鈉離子電池的容量，并開發(fā)了一種制造多孔硬質(zhì)碳陽極的技術(shù)。本文介紹了一種新型硬碳鈉離子電池正極材料的制備技術(shù)，該材料將解決鋰離子電池的難題。

氧化鎂模板

該工藝的關(guān)鍵是使用氧化鎂（MgO）作為孔隙大小和結(jié)構(gòu)的“模板”。MgO顆粒形成碳基體，并在600攝氏度下進(jìn)行預(yù)處理，然后在1500攝氏度下進(jìn)行酸浸和碳化。經(jīng)過一系列優(yōu)化氧化鎂模板和計(jì)算理想制備條件的實(shí)驗(yàn)后，該小組能夠制備出每克478millamp小時(shí)的容量的硬質(zhì)碳，并且在第一個(gè)循環(huán)中具有88%的庫侖效率（電荷轉(zhuǎn)移效率）。

TOS教授ShinichiKomaba指出，之前報(bào)道的這種材料的最高值是438毫安時(shí)/克，這是通過在更高的溫度下加工實(shí)現(xiàn)的。TOS給出的計(jì)算結(jié)果表明，使用這種陽極的鈉離子電池的電壓差比現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池略低，但仍能使能量密度增加約19%（每千克1600瓦時(shí)，而不是1430瓦時(shí)）

科馬巴說：“我們的研究證明，實(shí)現(xiàn)高能鈉離子電池是可能的，推翻了人們普遍認(rèn)為鋰離子電池具有更高的能量密度?！?。“我們開發(fā)的具有極高容量的硬碳為新型儲(chǔ)鈉材料的設(shè)計(jì)打開了一扇門?！?/p>

其他正在研究中的電池概念所承諾的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了TOS在這里所達(dá)到的水平，目前尚不清楚這種新概念還能擠出多少性能。然而，這項(xiàng)工作可能迫使研究人員重新思考鈉離子電池的可行性。下一步將是評(píng)估這種方法的實(shí)用性，以及這種材料是否能在多次循環(huán)中保持穩(wěn)定性，并達(dá)到至少與當(dāng)今鋰離子技術(shù)相當(dāng)?shù)膲勖?/p>