原创 简单盐浓度调整推动钠电池突破500次循环,容量保持率达70%
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2025-09-12 17:06:37

通过调整电解质盐浓度,新型钠电池设计攻克快充不稳定性难题,实现10C充电速率和500次循环耐久性。

科学家宣布攻克钠电池最大缺陷

数十年来,钠电池始终被誉为锂离子电池更环保、更经济的替代品,但其不稳定性一直制约发展。如今,由香港高校主导的科研团队宣布突破这一瓶颈。

岭南大学与清华大学、北京理工大学合作的研究团队声称,他们已解决钠电池在快充时出现短路和容量骤降的"阿喀琉斯之踵"。解决方案出人意料地简单 —— 通过提高电解质盐浓度,迫使钠离子以更平滑、更可控的方式沉积。这一转变使电池更安全、更长寿且充电速度大幅提升。

实验室测试中,这种无阳极钠电池的关键电流密度突破20 mA cm⁻²,支持10C充电速率(意味充电时间从数小时缩短至数分钟),且在500次充放电循环后仍保持70%以上容量。

盐浓度调控提升稳定性

研究表明,通过将沉积动力学从扩散控制转变为电荷转移控制,可有效防止枝晶形成 —— 这一直是导致钠电池性能衰退的主因。完全放电时不含金属钠的特性,也使生产和运输过程更安全。

论文共同通讯作者、岭南大学副教授李亮亮表示:"全球社会严重依赖电动汽车和电子产品,但锂资源有限、成本高昂且分布不均,开采过程还会破坏水土环境。我们的无阳极钠电池用储量更丰富、成本更低的钠替代锂。"他特别指出,钠的成本不足锂的十分之一,在海水中储量丰富,可显著降低电动汽车和电网储能的成本。

应用前景与现存挑战

这项研究标志着钠电池技术取得重大突破,但在应用于电动汽车或可再生能源存储前仍面临挑战:循环寿命需提升2-3倍才能媲美锂离子电池,高浓度电解质成本较高且导电性较差。能量密度是另一障碍 —— 钠的每公斤储能能力仍落后于锂。

尽管如此,该研究的简洁性令人瞩目:研究人员未采用昂贵材料或复杂涂层,而是通过电解质化学调控提升性能,这有助于将实验室成果转化为更大规模的原型产品。

李教授强调:"这项研究响应了全球与本地能源转型的迫切需求,该技术有望支持更绿色、更经济的移动解决方案,同时减少对进口锂的依赖。"该项目与香港碳中和及电动化目标相契合,也符合联合国清洁能源与气候行动的可持续发展目标。

研究成果已发表于《先进能源材料》期刊。

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