盐动力:锂-钠融合革命性的电池

研究人员在电池技术上取得了长足的进步,他们开发了一种混合锂和钠的方法,用于制造高质量的电池。通过将这两种元素结合起来,他们的目标是降低成本,确保供应链的安全,并解决锂日益稀缺的问题。由于锂离子电池的使用,锂的需求量很大。

亚利桑那州立大学的研究人员正在研究一种可能改变电池技术的技术:混合锂和钠。他们的目标是降低成本并稳定供应链,初步结果显示,10%的钠锂混合物在热力学上是稳定的,预计将达到20%。

锂正在成为新的黄金,锂离子电池在电动汽车、电脑和便携式设备中的飞速应用推高了锂的价格,并影响了这种相对稀有金属的供应。科学家们即将开发出一种用钠代替部分锂的方法,从而降低成本并保证供应。

最近,科学家们已经在考虑完全不使用锂,而是使用钠或其他元素来制造高质量的电池。钠更便宜,也更容易获得(它以氯化钠的形式存在于海水中),但它们也有缺点,在为汽车和便携式设备提供集中充电方面,锂电池仍然是最好的。亚利桑那州立大学的博士生Tullio Geraci和Alexandra Navrotsky教授采用了一种不同的方法;将锂和钠混合在同一个电池中。承诺缓解供应问题,为更便宜的电池和更安全的供应链开辟道路。

该团队正在制造锂钠材料,并对其结构、均匀性和热力学性质进行表征。研究人员使用在Navrotsky实验室开发和优化的专门技术(高温氧化物熔体溶液量热法)来测量材料的能量稳定性,同时加热实验确定它们在使用中可能的分解。

Tullio Geraci在Goldschmidt地球化学会议上展示了他们的发现,他说:“我们一直在将少量钠与锂混合,并测试其稳定性,然后观察其表现如何。这是一个循序渐进的过程,当我们刚开始的时候,稳定性并不乐观——我们需要做的第一件事是看看混合物是否保持在可用的形式。但随着钠含量的增加,稳定性提高了。到目前为止,我们已经得到了10%的混合物,看起来很好,它仍然是热力学稳定的。我们相信,在我们看到任何显著的性能差异之前,可以将这一比例提高到20%左右。”

Tullio Geraci继续说道:“一开始我们甚至不确定这些Li/Na稀释是否可以被制造出来。令人惊讶的是,我们发现弱稀释容易分解,溶液失去了均匀性和晶体结构,这对生产电池很重要。但随着钠含量的增加,材料变得更加稳定。在我们找到最佳混合后,我们需要将我们的发现交给电池技术专家,以生产第一批钠锂电池。我们相信这是开发新电池技术的第一步。”

弗吉尼亚理工大学地球科学系的Nancy Ross教授评论道:“Geraci和Navrotsky的研究突出了地球化学如何应用于开发具有技术重要性的新材料。他们的研究为探索我们日常生活中所依赖的锂电池的替代、更实惠和可持续的来源开辟了一条充满希望的道路。”

相关推荐