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钠离子电池钒技术取得突破,能量密度与锂电池相当,可提供更高的连续电压

CATL 已经开始投资下一代钠电池的生产(图片来源:CATL)
CATL 已经开始投资下一代钠电池的生产(图片来源:CATL)
十多年来,对无需昂贵锂电池的廉价钠离子电池的研究正慢慢取得成果。
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为了使廉价的钠离子电池成为电动汽车和储能系统中使用的锂电池组的可行替代品,科学界正在大力推动钠离子电池的发展,这只能与过去十几年中磷酸铁锂电池的研发热潮相提并论。

不使用昂贵的镍或钴的磷酸盐电池价格慢慢下降,从而出现了像 Anker SOLIX 这样的便携式发电站,在亚马逊上的售价不到一千美元。它们的能量密度也在增加,在寒冷天气下的充电性能也有所改善。以至于 LFP已逐渐成为大众电动汽车和能源存储领域的首选电池化学材料。

钠离子电池.钠离子电池的基础材料比锂便宜 50 倍,而且非常丰富,可以从海水中蒸馏出来。十多年来,人们一直在研究如何用可行的钠离子电池替代锂电池,如今已初见成效。第一批电动汽车和电网级储能系统即将投入使用,而两家最大的电池制造商 CATL比亚迪正越来越多地优先考虑其生产,尽管锂的价格在过去一年左右出现了断崖式下跌。

随着越来越多的实验室研究成果渗入生产线,钠离子电池最薄弱的地方--能量密度--也正在慢慢得到解决。休斯顿大学和法国多所大学的一组科学家突破性地发现了一种磷酸钒钠化合物(NaxV2(PO4)3),并成功地将其从理论带入了实际应用领域。

磷酸钒材料将理论能量密度从目前的平均 396 Wh/kg 提高到 458 Wh/kg,接近锂离子电池。更重要的是,钒的使用使电池在快速充电和放电过程中保持稳定,同时提供比目前使用的典型电池更高的 3.7V 电压。

据研究人员称,"电压的持续变化是一个关键特征",因为它在不影响电极稳定性的情况下提高了电池的能效。研究小组甚至将此称为钠离子电池化学商业化的"游戏规则改变者",并表示这种专有工艺也可应用于其他潜在的电极材料。

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Daniel Zlatev, 2025-01- 4 (Update: 2025-01- 4)