據(jù)報道，日本東京科學大學的科學家日前宣布，推出一種可以顯著提高鈉離子電池容量的硬碳電極。這一發(fā)現(xiàn)可以使鈉離子電池能夠在能量密度上更好地與鋰離子電池進行競爭。

鈉離子電池是一種很有前途的儲能技術(shù)，但目前在固定儲能領域的商業(yè)化應用中比較有限。鈉離子電池技術(shù)引起了研究人員的廣泛關(guān)注，將成為鋰離子電池的一種替代品，這是因為鈉離子電池采用的電池材料更便宜、更豐富。

鈉離子電池的能量密低于鋰離子電池。這意味著難以應用在電動汽車或消費電子產(chǎn)品等應用，因為在這些應用領域中，鈉離子電池更大的尺寸和更大的重量是主要問題。但是，東京科學大學（TOS）科學家的一項新發(fā)現(xiàn)可能會改變這一局面。

該大學的一個小組研究采用碳電極材料以提高鈉離子電池的容量，并開發(fā)了一種生產(chǎn)多孔硬碳陽極的技術(shù)。該技術(shù)在東京科學大學發(fā)表在《應用化學—國際版》的“用于鈉離子電池的新型硬碳陽極材料將解決鋰離子電池難題”論文中進行了描述。

這一工藝的關(guān)鍵是使用氧化鎂（MgO）作為孔隙大小和結(jié)構(gòu)的“模板”。采用氧化鎂顆粒形成碳基體，并在600℃下進行預處理，然后在1500℃下進行酸浸和碳化。經(jīng)過一系列優(yōu)化氧化鎂模板并計算理想制造條件的實驗之后，該小組制造出硬碳電極，使鈉離子電池的能量密度達到478mAh/g，放電效率達到88％。

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充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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東京科學大學教授ShinichiKomaba指出，以前采用這種材料的能量密度最高為438mAh/g，但這是通過在更高溫度下進行處理而實現(xiàn)的。這個研究小組進行的計算表明，使用這種陽極的鈉離子電池的電壓比現(xiàn)在的標準鋰離子電池略低，但仍能使其能量密度增加約19%。

Komaba說，“我們的研究證明，可以開發(fā)和生產(chǎn)更高能量密度的鈉離子電池，從而改變?nèi)藗兤毡檎J為鋰離子電池具有更高的能量密度的想法。我們開發(fā)的具有極高容量的硬質(zhì)碳極為新型鈉離子電池材料的設計開辟了新的途徑?！?/p>

這項研究工作將會促使研究人員重新考慮鈉離子電池的可行性。下一步研究將評估其方法的實用性，以及這些材料是否可以在多個充放電周期中保持穩(wěn)定性，并達到至少可與當今的鋰離子電池技術(shù)相當?shù)氖褂脡勖?/p>