《Cell Press》雜誌發表的研究表明，中國製造商漢能開發的廣泛使用的鈉離子電池的性能和製造品質可與特斯拉的鋰離子電池相媲美。 物理科學報告室。
這些發現表明，鈉離子技術可能為未來的電動車和大規模儲能係統提供成本更低的替代方案。然而，要實現這一目標，電池需要進一步改善低溫充電和能量密度。鈉含量豐富且容易找到。與鋰不同，這使其成為降低電池成本和供應鏈問題的有吸引力的材料。
德國亞琛工業大學電池研究員 Moritz Schütte 表示：「一致性、高能量能力和強大的低溫性能的良好結合。這使得這些電池對於固定存儲、電網服務以及短途或商用車輛具有吸引力。在這些車輛中，較低的成本和資源可用性比最大行駛里程更重要。」
鈉離子電池與特斯拉技術對比
為了評估電池，Hina Schütte 及其同事使用阻抗譜檢查了 120 個鈉離子電池。它是一種測量電池均勻性的非破壞性方法。
研究人員隨後在各種真實操作條件下測試了這些電池。性能是在不同的電流水平下測量的。溫度範圍為−20°C 至 45°C。團隊還使用 X 光檢查電池內部結構，然後將其拆解以分析電極的尺寸。材料成分及微觀結構特性
一項非凡的發現是電池表。它是雙層鋁製電流蓄電池設計。這種配置降低了電阻並促進整個電池的溫度分佈更加均勻。研究人員指出，這種設計與目前特斯拉電池中使用的架構類似。
「我們對細胞的均勻性感到非常驚訝，」舒特說。
剩餘優勢與挑戰
儘管取得了令人鼓舞的結果，但研究人員發現鈉離子電池在幾個領域仍落後於領先的鋰離子技術。
Schütte 表示，「高能源效率比其他人對早期商業鈉離子產品的預期要好」。 “但是，對於需要在低環境溫度下頻繁充電的使用，正確的熱管理或操作策略將非常重要。這是因為低溫充電仍然是一個明顯的弱點。”
研究團隊還在電池陰極的某些區域檢測到出乎意料的高濃度銅。此外，銅在這些區域的分佈並不均勻。
舒特表示，這項發現「提出了關於其在表現和衰老中的作用的有趣問題」。
「看到未來的鈉離子技術不含鎳和銅，令人興奮。同時，它具有具有競爭力的能量密度，」他說。
為什麼鈉對未來電池很重要？
這是因為鈉比鋰更豐富且更容易取得。因此製造商可以同時降低原料成本。並長期降低供應鏈風險
鈉離子電池在冷負載下也能保持強勁的性能。這使得這些電池對於在寒冷氣候下運作的固定儲能係統和行動應用具有吸引力。
「然而，當今的商業鈉離子電池通常比最好的鋰離子電池具有較低的能量密度。而且該技術總體上還不太成熟，」Schütte 說。
鈉離子研究的下一步
研究人員計劃重點關注提高低溫下的充電效率。目標是讓低於 0°C 的充電更安全、更有效率。
進一步的工作將探索優化鈉離子電池材料的方法。
「固體碳陽極和電解質配方的進步可能特別有前途，」他說。
這項研究得到了聯邦研究、技術和太空部的支持。以及聯邦經濟和能源部
