第60章 黑科技!鈉離子電池!
不僅如此,鈉電池還不需要用到昂貴的鈷和鎳;
在負極集流體上,鋰電池必須用昂貴的銅箔,而鈉電池因為鈉不與鋁發生合金化反應,
正負極都可以使用極其便宜的鋁箔。
如果把鋰電池比作精貴的“魚子醬”,那鈉電池就是管飽的“大白菜”。
除了便宜,鈉電池還有兩大天然優勢:
第一是極致的低溫效能。
鋰電池在零下20度的東北冬天,電量會瞬間尿崩,甚至直接宕機;
而鈉電池在零下20度,依然能保持90%以上的放電容量,可以說是天生的“極寒戰神”。
第二是絕對的安全效能。
鈉電池的內阻比鋰電池高,在短路時瞬間發熱量少,熱失控溫度更高。
更神奇的是,鈉電池允許在運輸過程中完全放電到0伏特(過放電),到達目的地後再充電啟用,這意味著它的起火爆炸風險被降到了極點。
既然鈉電池這麼好,為什麼在2016年,甚至在後世很長一段時間裡,它都沒有取代鋰電池呢?
因為,橫亙在全球科學家麵前的,是鈉離子電池三大令人絕望的技術瓶頸(Tech Bottlenecks)。
沈楓閉上眼睛,意識探入係統獎勵的資料的。
關於傳統鈉電池的缺陷與係統給出的完美解決方案,如同醍醐灌頂般湧入他的大腦。
第一個技術難點,在於“胖子擠門”效應,即正極材料的結構坍塌。
鈉離子(Na )雖然和鋰離子是兄弟,但它的離子半徑(1.02 Å)比鋰離子(0.76 Å)大了整整30%!
當電池充電時,這些體積龐大的鈉離子需要從正極材料的晶格中強行脫嵌,放電時又要強行擠回去。
這就像是一個幾百斤的胖子,每天要在狹窄的門框裡來回硬擠上百次。
用不了多久,正極材料的微觀晶體結構就會被這些“胖子”撐得支離破碎,徹底坍塌。
這就導致了早期鈉電池的迴圈壽命極短,充放電幾百次就直接報廢了。
而係統的黑科技解法是【多元素微量摻雜·普魯士白正極架構】
係統提供了一種神乎其技的分子級配方。
通過在傳統的普魯士白(一種鐵氰化合物)和層狀氧化物正極材料中,精準摻雜微量的鈦(Ti)和鎂(Mg)等元素。
這些摻雜元素就像是在正極材料的晶體框架內,打入了一根根堅不可摧的“納米鋼筋”,徹底穩固了晶格結構。
有了這層“鋼筋”加固,無論鈉離子這個“胖子”怎麼擠,正極骨架都巋然不動。
係統資料顯示,這項黑科技讓鈉電池的迴圈壽命直接飆升到了史無前例的5000次以上,
完全媲美甚至超越了磷酸鐵鋰電池!
而第二個技術難點,在於負極材料的“拒載”。
鋰電池的負極用的是石墨(Graphite)。
石墨是一層一層的結構,層間距剛好夠小巧的鋰離子鑽進去安家。
但是,這個層間距對於龐大的鈉離子來說太窄了!
鈉離子根本鑽不進石墨裡,隻能堆積在表麵,形成致命的“鈉枝晶”。
一旦枝晶刺穿隔膜,電池就會瞬間短路起火。
所以,鈉電池絕對不能用便宜的石墨做負極。
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