鈉離子電池負(fù)極成低速電動(dòng)車(chē)的“新寵”

　　在電池這個(gè)龐大的家族中，相比人們熟知的鋰離子電池、鉛酸電池，鈉離子電池等因儲(chǔ)能容量受限、循環(huán)次數(shù)較少因素未能成為市場(chǎng)的“寵兒”。不過(guò)，近日中國(guó)科學(xué)院物理所研究員胡勇勝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功利用無(wú)煙煤制作出鈉離子電池負(fù)極，為其進(jìn)一步市場(chǎng)化應(yīng)用提供了可能。

　　無(wú)煙煤為鈉離子提供存儲(chǔ)空間

　　研究發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池有強(qiáng)大的應(yīng)用領(lǐng)域，更多是緣于石墨屬于高度有序的碳材料，它有低而平穩(wěn)的充放電電位平臺(tái)，具有充放電容量大且效率高、循環(huán)性能好的優(yōu)點(diǎn)。但石墨卻并不適用于鈉離子，因?yàn)殁c離子只有在無(wú)序的硬碳材料中才能“大展身手”。不過(guò)，從成本角度出發(fā)，硬碳遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石墨。于是，經(jīng)過(guò)幾番試驗(yàn)，胡勇勝發(fā)現(xiàn)，通過(guò)裂解無(wú)煙煤可以得到一種軟碳材料，可以將其作為鈉離子電池負(fù)極材料。

　　在經(jīng)過(guò)對(duì)銅鐵錳基氧化物材料的試驗(yàn)后，胡勇勝發(fā)現(xiàn)，在層狀材料中加入銅，可以提高材料的導(dǎo)電性，另外含銅系列的化合物不怕水，在空氣中相對(duì)穩(wěn)定，“這對(duì)電池應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)椴牧衔畷?huì)遇到一系列的問(wèn)題，會(huì)增加材料成本”。胡勇勝說(shuō)，最終銅鐵錳成為鈉離子電池正極材料的理想選擇。

　　“相中”低速電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)

　　雖然鈉離子電池距離批量生產(chǎn)、應(yīng)用尚需時(shí)日，但胡勇勝已經(jīng)瞄準(zhǔn)低速電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)。“目前，我國(guó)絕大多數(shù)電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)三輪車(chē)甚至老年代步車(chē)的電池使用的均為鉛酸電池。”胡勇勝說(shuō)，雖然鉛酸電池在價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)，但更高比能量的電池是大勢(shì)所趨。

　　“由于環(huán)保壓力及技術(shù)升級(jí)，鉛酸電池的成本勢(shì)必會(huì)增加，已經(jīng)有不少生產(chǎn)鉛酸電池的主流企業(yè)，開(kāi)始涉足生產(chǎn)鋰離子電池。”胡勇勝提到。但地球上鋰資源的儲(chǔ)量有限，鋰的應(yīng)用領(lǐng)域卻非常廣闊，除了電池行業(yè)，陶瓷、玻璃、潤(rùn)滑劑、制冷液、等行業(yè)都對(duì)鋰有需求。胡勇勝認(rèn)為，鈉離子電池的出現(xiàn)有望在一定程度上緩解因鋰資源短缺引發(fā)的發(fā)展受限問(wèn)題，是鋰離子電池有益的補(bǔ)充。

　　胡勇勝的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)：若以銅鐵錳基氧化物為正極，無(wú)煙煤基軟碳為負(fù)極，鈉離子電池的能量密度達(dá)到100Wh/kg。雖然看起來(lái)尚不如鋰離子電池，但已是鉛酸電池的兩倍多。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室Ah級(jí)電池的充放電循環(huán)數(shù)已達(dá)500次以上，優(yōu)于鉛酸電池，能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%，低溫性能良好（-20℃放電容量是室溫放電容量的86%），并通過(guò)了一系列針刺、擠壓、短路、過(guò)充、過(guò)放等適于鋰離子電池的安全試驗(yàn)。而且其材料成本卻比鋰離子電池低40%左右。“也就是說(shuō)如果建立了鉛酸電池的回收制度，鈉離子電池規(guī)?；a(chǎn)后，其成本將接近鉛酸電池。”