據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》6月18日報(bào)道，日本的北海道大學(xué)和東北大學(xué)等開發(fā)出一項(xiàng)新技術(shù)，將成本低且安全性高的鈉離子電池容量提高約五成，達(dá)到與當(dāng)前主流鋰離子電池相媲美的水平。鈉離子電池用途可能進(jìn)一步擴(kuò)大，用于制造續(xù)航里程長的電動(dòng)汽車和筆記本電腦等。研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是，在本世紀(jì)20年代末實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

電動(dòng)汽車和智能手機(jī)等主要搭載的是鋰離子電池，正極材料是稀有金屬鋰。鋰的生產(chǎn)集中在智利和中國。由此帶來的課題是，如何確保穩(wěn)定供應(yīng)以及如何應(yīng)對價(jià)格大幅變動(dòng)。

鈉離子電池使用的原材料是鈉，而鈉資源較為豐富。鈉離子電池正極由從海水中提取的鈉化合物制成，生產(chǎn)成本較低。負(fù)極材料則使用價(jià)格比銅低的鋁。電池材料費(fèi)可降低三四成。

不過，鈉離子電池可存儲(chǔ)的能量低于同等重量的鋰離子電池。鈉離子電池能量密度為每千克約160瓦時(shí)，僅為鋰離子電池的約六成。

因此，已實(shí)用化的鈉離子電池用途僅限于續(xù)航距離較短的電動(dòng)汽車等。如果鈉離子電池性能得到提高，則可用于續(xù)航距離較長的電動(dòng)汽車以及筆記本電腦等。為了將其用途擴(kuò)大至與鋰離子電池不相上下的水平，各研究機(jī)構(gòu)競相推進(jìn)研發(fā)。

北海道大學(xué)副教授小林弘明等人努力對儲(chǔ)存鈉的正極進(jìn)行改良。研究團(tuán)隊(duì)嘗試使用鐵氧化物，使鈉存儲(chǔ)量增至以往的5倍。

研究人員試制出一次充放電后每分子可移動(dòng)兩個(gè)電子的電池樣品，單位分子對應(yīng)的移動(dòng)電子數(shù)量為原來的兩倍�？蓛�(chǔ)存電量增加，鈉離子電池正極性能達(dá)到鋰離子電池的87%。

小林認(rèn)為：“鈉離子電池性能可達(dá)鋰離子電池的九成。”團(tuán)隊(duì)還將開發(fā)均勻制造含有大量鈉的新正極技術(shù)，以提高耐久性，使充放電次數(shù)達(dá)到數(shù)百次以上。

小林和東北大學(xué)教授本間格等人還推進(jìn)改良負(fù)極，利用3D印刷技術(shù)制造出有很多小孔的碳材料。其厚度為100至300微米，充電時(shí)可容納大量鈉離子，單位面積容量提高4倍。據(jù)稱，這可將能量密度提高五成，達(dá)到每千克240瓦時(shí)左右。

2023年10月，日本政府啟動(dòng)國家項(xiàng)目，支持國內(nèi)開發(fā)鈉離子電池新技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)引領(lǐng)下，東京大學(xué)等共計(jì)17家研究機(jī)構(gòu)開展合作，共同推進(jìn)電池的試制和性能驗(yàn)證。其計(jì)劃是在本世紀(jì)20年代末完成技術(shù)開發(fā)。

日本工學(xué)院大學(xué)也參與了合作項(xiàng)目，其掌握著有發(fā)展前景的技術(shù)。由于電池能量密度與電壓成正比，該大學(xué)副教授關(guān)志朗通過采用新開發(fā)的電解液提高電壓。

關(guān)志朗表示：“開發(fā)的電解液安全性高，可以將電池電壓從原來的約3.5伏提高至約5伏。”如果將之用于鈉離子電池，預(yù)計(jì)能量密度可達(dá)到每千克約230瓦時(shí)，與鋰離子電池性能相當(dāng)。

研究鈉離子電池的知名專家、東京理科大學(xué)教授駒場慎一在JST的項(xiàng)目中擔(dān)任團(tuán)隊(duì)帶頭人。駒場表示：“鈉離子電池耐低溫和高溫，在快速充電方面更具優(yōu)勢。”

兩種技術(shù)都頗有發(fā)展前景，但尚處于實(shí)驗(yàn)室水平，有必要擴(kuò)大規(guī)模和提高耐久性等。要讓鈉離子電池成為蓄電池的主角，尚有諸多課題等待解決。

作者： 來源：參考消息網(wǎng) 責(zé)任編輯：jianping