日本筑波大學材料科學研究所YusukeYamauchi及其同事研發(fā)了覆蓋有序介孔碳的氧化錫納米粒子（SnO2NPs），表面的理想碳框架介孔結(jié)構(gòu)一目了然，氧化錫納米粒子承受了高度負載（高達80wt％）均勻分布在基質(zhì)內(nèi)。

研究人員利用石墨烯結(jié)構(gòu)支撐氧化錫納米晶體，并找到了一種新的方法來改善鈉離子和鋰離子電池性能。

華盛頓州立大學機械與材料工程學院助理教授Min-KyuSong在接受“R＆D雜志”采訪時表示，將氧化錫與石墨烯三維結(jié)構(gòu)結(jié)合起來足以提高這兩類型的電池性能。

“我們開發(fā)出了雙功能材料，應用在鋰離子和鈉離子電池中表現(xiàn)都，”Song說。“兩者的化學性質(zhì)非常相似，但是鈉離子比鋰離子更大、更重?！?/p>

“一些通常對鋰離子有益的材料有時會對鈉離子造成不利影響，”他補充說。“但氧化錫材料對這兩種離子都有好處。”

用這種新技術(shù)不僅可以證明鈉離子電池比鋰離子電池更廉價，更由于鋰被業(yè)界認為是一種日益減少的稀缺資源，設(shè)法減少對鋰的開采，也有助于解決物質(zhì)可持續(xù)性發(fā)展的問題。

由于鋰離子電池可以在較小體積內(nèi)儲存大量能量，因此常用于微型便攜式電子產(chǎn)品以及小型電動汽車。

鋰離子電池的電化學性能嚴重依賴于電極材料的性質(zhì)和特性。預期好的材料對具有高容量，良好的倍率性能，杰出的能量循環(huán)穩(wěn)定性、低成本、較高的安全性，同時對環(huán)境零污染。

鈉離子電池中的鈉離子在電池的陽極和陰極之間不停有序運動從而產(chǎn)生電力。雖然這種電池成本低，對大中型能源存儲設(shè)備公司具有很強的吸引力，但它們儲存的能量并不像鋰離子電池那么多。電池制造商又在探求僅用一種陽極材料來生產(chǎn)鋰離子和鈉離子電池的技術(shù)。

添加氧化錫的電池陽極具有儲存原先傳統(tǒng)電池幾乎三倍石墨能量的潛力。然而，氧化錫也有自己的缺點，雖然比較容易制造，但它經(jīng)常會由于很快磨損消耗而停止工作。

研究人員研究出了與三維石墨烯結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合的超細納米晶體二氧化錫，從而克服了這一障礙。這種混合材料結(jié)構(gòu)堅固、連接良好、表面多孔，更易充分接觸以致更好地傳輸電子和離子。

研究人員在測試納米晶體后發(fā)現(xiàn)，這種材料可以提高兩種電池的充電容量及其速率。

“我們使用電動汽車需要更多的能量，因此必須使用鋰離子電池，”宋說?！皢栴}在于鋰離子電池之前制造的成本太高?！?/p>

“制備鈉離子電池可以更便宜，但我們不想過多浪費電池性能，”他補充說?！拔覀円_發(fā)出性能更好價格更便宜的電池。鈉離子電池的出現(xiàn)，替代鋰電池用在不同的生產(chǎn)領(lǐng)域，這樣我們就不需要像鋰離子電池一樣的高能量高密度的電池”。

宋說，研究團隊正在與更多基金資助機構(gòu)合作，有利于在大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)中上推行新技術(shù)。