新能源曙光 美国科学家开发出钠电池

研究员展示钠电池原型。(图/华盛顿大学)

华盛顿州立大学（WSU）和西北太平洋国家实验室（PNNL）的研究人员，创建了一种钠离子电池，有望成为新一代的充电电池，而且比现行的锂离子电池有个巨大的优势，就是原料相当廉价。

科技探险(techxplore)报导，功效良好的锂离子电池，几乎可说「改变了整个时代」，它几乎达到「无处不在」的地步，举凡手机、笔记型电脑、和电动汽车，都需要用到锂离子电池。但是锂离子电池一直都有个隐忧，就是稀缺。锂电池的材料来自钴、锂等稀少、昂贵的材料制成，所以未来这些材料将变得更难获得，有朝一日可能会遇到材料枯竭的危机，因此钠电池就是一种希望。

锂与钠都是碱金族元素，具有类似的化学特性，因此理论上，钠离子电池也是可行的，许多研究团队也都在开发钠电池，WSU 大学的机械与材料工程学院教授Lin Yuehe，与PNNL的科学家Li Xiaolin Li，提出了迄今为止最好的钠离子电池，它具有与锂离子电池类似的容量，并且能够多次充放电。团队表示，在经过1,000次的充放电循环后，电池仍然有80％以上的蓄电量。

美国能源部电力办公室储能研究室主管伊默 ‧古克博士(Imre Gyuk)说：「这是钠离子电池的一项重大发展，人们会希望用钠离子电池，代替锂离子电池。」

钠在自然环境中，多以氯化钠(食盐)的型式存在，所以它非常丰富，不幸的是，钠电池的研发并不容易，最大的关键问题在阴极材料，与锂电池用久了会遇到「枝晶」阻碍贮电效能一样，钠电池的阴极也会遇到结晶，而且情况会比锂电池更明显。该论文的主要作者，WSU博士说：「关键的挑战是，电池要具有高能量密度和良好的循环寿命。」

为了克服问题，研究团队发明了一种多层的金属氧化物阴极，和一种盐度更高的电解液，这种电解液与阴极之间的相互作用更好。钠离子能够在阴极持续运动而不会停留在表面，终于实现无阻碍的充蓄电。

研究人员正在努力更好地理解其电解质与阴极之间的重要相互作用，以改善电池设计。他们还希望设计一种不使用钴的电池，钴是另一种相对昂贵且稀有的金属，在地壳中的含量仅0.0023％。

研究人员说，他们颇有自信找对了钠离子电池的研发道路，并且寻到无钴或低钴阴极材料的线索，假如找到可行的锂和钴的廉价替代品，那么改变世界的程度，有可能成就另一场工业革命。