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編者按：鈉的含量比鋰要豐富得多，而且這種電池化學成分的起火風險也低得多，但鈉的能量密度也比鋰低得多。最新研究可能為提高鈉離子電池的容量開辟新的途徑。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)的科學家們用摻雜鈉的石墨烯開發(fā)了一種新型結構。他們認為這種新型結構陽極有可能克服一些提高鈉離子電池存儲容量和使用壽命的基本問題。

近來，人們對典型鋰離子電池中存在的許多材料的擔憂已經(jīng)有了充分的記錄，電池供應商、汽車制造商和其他參與者正在與世界各地的研究機構合作，開發(fā)依靠更豐富材料的儲能解決方案。

在固定儲能領域，鈉離子技術的商業(yè)應用有限。由于鈉的含量比鋰要豐富得多，而且這種電池化學成分的起火風險也低得多，因此它有幾個優(yōu)點。但鈉的能量密度也比鋰低得多，目前鋰的能量密度有限，特別是在電動汽車和消費電子產(chǎn)品領域，電池的物理尺寸是決定因素。

EPFL的科學家說，他們的最新研究可能為提高鈉離子電池的容量開辟新的途徑。“鋰正在成為一種關鍵材料，因為它被廣泛用于手機和汽車電池，而原則上，鈉可能是一種更便宜、更豐富的替代品，”費爾倫茨·西蒙說，他是EPFL 拉斯洛·福羅（Laszlo Forro）小組的訪問科學家。“這促使我們尋求一種新的電池結構:摻雜鈉的石墨烯。”

提高鈉離子電池容量的一個挑戰(zhàn)是，鈉顆粒不能很好地插入鋰離子電池通常使用的石墨電極。通過用石墨烯取代石墨(石墨烯和石墨烯都是碳的形式，石墨是晶體結構，而石墨烯是單層原子)，他們能夠成功地將鈉涂在材料上。

該小組使用了一種依賴液態(tài)氨作為催化劑的化學過程來驅動反應，并能夠生產(chǎn)出由幾層高鈉含量的石墨烯組成的材料。他們在《ACS納米》上發(fā)表了他們在輕堿原子摻雜石墨烯超長自旋壽命中的研究方法。

這種材料還在自旋電子學領域開辟了潛在的新途徑，而自旋電子學在晶體管和數(shù)據(jù)存儲領域的應用非常重要。盡管這是一個非常早期的發(fā)現(xiàn)，與EPFL合作的科學家們對它的商業(yè)潛力充滿信心。該論文的第一作者西蒙說:“我們的材料可以在工業(yè)規(guī)模上合成，并且仍然保持其優(yōu)良的性能。”

但是，該小組承認，要使用此技術開發(fā)實際的設備，還有很多工作要做。他們總結道：“但是隨著電池需求的近乎指數(shù)級增長，這項研究為創(chuàng)新開辟了非常有希望的可能性。”


原標題：瑞士研發(fā)石墨烯摻入鈉離子電池 有效提高電池儲能及其使用壽命