新联盟旨在开发更可持续的钠基电池

发布时间：2024-03-04 15:35:44 栏目：精选百科

导读 传统锂离子电池有一种有前途的替代品，即钠离子电池。在这些电池中，钠离子而不是锂离子在电极之间来回流动，从而存储或释放电能。钠基电池...

传统锂离子电池有一种有前途的替代品，即钠离子电池。在这些电池中，钠离子而不是锂离子在电极之间来回流动，从而存储或释放电能。



钠基电池有一个主要优点：与相对稀有的锂不同，钠在地球上的数量几乎是无限的。作为盐的天然成分，可以从盐湖或盐矿中提取。此外，钠电池不需要同样稀有的金属钴和铜，而这对锂电池来说是必不可少的。

对固定存储很有趣，对汽车也很有趣

钠电池也有一个缺点：能量密度低。这意味着它们的尺寸和重量都必须更大，才能存储与锂离子电池相同的能量。因此，它们主要适用于尺寸和重量不太重要的应用 - 例如，作为带有太阳能电池板的房屋中的固定储能或作为缓冲存储以补偿电网波动。

尽管如此，钠电池对于电动汽车也很有趣。“它们适用于行驶距离较短的小型汽车，”德国巴伐利亚州维尔茨堡朱利叶斯·马克西米利安大学 (JMU) 材料合成化学技术系主任、初级研究小组负责人 Guinevere Giffin 博士说道。 。

来自 BMBF 的 200 万欧元资金

Guinevere Giffin 博士正在与无机化学研究所 (JMU) 的 Maik Finze 教授一起协调新项目 NaKlaR。该项目旨在提高钠电池的效率。通过优化生产工艺并从开发阶段就关注零部件的可回收性，可持续性也将得到进一步提高。

联邦教育和研究部 (BMBF) 通过于利希研究中心 (PTJ) 的项目管理机构为该项目提供超过 200 万欧元的资助。除了 JMU 之外，卡尔斯鲁厄理工学院 / 乌尔姆亥姆霍兹研究所(Alberto Varzi 博士)和弗劳恩霍夫硅酸盐研究所 ISC、维尔茨堡 / 弗劳恩霍夫电动汽车研发中心 FZEB(Simone Peters 博士)也参与了 NaKlaR。

该项目得到了行业咨询委员会的支持，该委员会使研究组织和行业之间能够定期交换信息。工业顾问委员会将密切关注这项工作，在整个研究活动中就工业界的利益和需求提供建议。顾问委员会成员包括 E-lyte Innovations GmbH、Carl Padberg Zentrifugenbau (CEPA)、CellCircle UG 和 Leclanché GmbH 公司。

电池是高度复杂的系统

项目团队正在应对的挑战并非微不足道。“电池是非常复杂的系统，”吉芬博士说。所有组件都必须非常精确地相互定制，以确保良好的性能、安全性和使用寿命。

这项工作的一部分涉及尽可能可持续地生产电池电极。目前，使用有毒有机溶剂来混合和涂覆电极组件。项目团队希望用水代替这种溶剂，但这带来了新的挑战。即使电极中残留少量的水也会导致电池出现问题。

保护电解质和活性材料免受水的影响

必须开发新的高性能电解质，使其在水分子存在的情况下保持稳定。电解质是通过电池传输锂或钠离子的液体。电池中负责储存能量的活性材料也必须受到保护，因为它们会在水中降解，从而严重损害电池的性能。

对于含有低价值金属的活性材料(如钠电池)，直接回收过程可能更有利可图。NaKlaR 项目还专门追求直接回收。与目前仅回收有价金属的锂离子电池相比，直接回收保留了活性材料的原始结构，因此原则上可以直接用于生产新电池。

联合项目将资助三年

NaKlaR联合项目于2023年12月初启动，将运行三年。到项目结束时，该团队的目标是开发出一种基于受保护的阴极材料、电极的水相生产和耐水解电解质的钠电池。同时，这种电池的性能应大致相当于当今的参考电池。此外，我们的目标是生产含有至少 25% 回收电极材料的电池，且性能不会出现任何显着损失。