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计算Walle-钠电池容量下降的原因在于:电池中意外存在的氢导致电池的电极退化-蓟县新闻

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大陆暂停参加金马

(圖源:UCSB官網)訊 在日常生活中,我們的手機、筆記本電腦、混合動力汽車和電動汽車都離不開電池,電池為我們提供動力。現在,市面上最常用的是鋰離子電池,然而,用量增加可能導致鋰短缺,提升生產成本。作為潛在的替代品,鈉離子電池越來越受到關注。這種電池的性能好,而且鈉金屬價格低、儲量豐富,但是,鈉離子電池比鋰離子電池的使用壽命短。據外媒報道,加州大學聖巴巴拉分校計算材料科學家Chris Van de Walle等人發現,鈉電池容量下降的原因在於:電池中意外存在的氫導致電池的電極退化。

堪薩斯大學的Peelaers教授表示,關鍵發現在於:「我們很快意識到,氫很容易穿透材料,使錳原子從連接材料的錳氧化物骨架中釋放出來。而且,錳的去除是不可逆的,這會使電池容量下降,最終導致電池退化。」

事實上,研究人員懷疑,即便是常見的鋰離子電池,也可能受到意外存在的氫元素的不良影響。鋰離子電池出現的問題之所以較少,到底是由於製備方法比較成熟,還是因為鋰電池具有更強的耐氫性,目前具體原因尚不清楚,這將是未來的一個研究領域。

這些研究是在加州大學聖巴巴拉分校 Van De Walle的計算材料小組進行的。Van de Walle說:」早期研究顯示,錳的流失可能發生在電解質的界面上,也可能與相變有關,但真正的觸發因素並末確定。新研究結果表明,只要有氫,在材料中的任何地方都可以發生錳的流失。由於氫原子體積小,反應性強,氫是材料中常見的污染物。現在,它的有害影響已經被標記出來,我們可以在電池的製造和封裝過程中,採取措施阻止氫的滲入,從而改善電池性能。」

「在正極材料的製造過程中,通常會產生氫,從周邊環境或電解質中也能吸收氫,」研究人員表示,「眾所周知,氫會強烈影響電子材料的性能,而二氧化錳鈉(NaMnO2)是鈉離子電池中的一種常見正極材料,我們很好奇氫對NaMnO2能產生何種影響。」為了研究這一問題,研究人員利用計算技術,來預測雜質的存在對物質結構的影響和所產生的化學效應。」

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