鋰離子電池(Lib)可充電，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、混合動(dòng)力汽車和全電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車是防治城市污染和實(shí)現(xiàn)清潔、可持續(xù)交通時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)。不過(guò)鋰價(jià)格昂貴，資源分布不均。大量飲用水被用于鋰的提取，隨著鋰需求的增加，提取技術(shù)變得更加能源密集-這是可持續(xù)發(fā)展的“自己的目標(biāo)”。隨著對(duì)電動(dòng)汽車的需求不斷增加，對(duì)可靠的可充電電池的需求急劇增加，因此人們迫切希望找到一種比鋰更便宜、更容易獲取的充電載體。鈉是廉價(jià)的，可以在海水中找到，因此實(shí)際上是無(wú)限的。然而，鈉這是一個(gè)比鋰更大的離子，所以在目前的技術(shù)中不可能簡(jiǎn)單地用鋰來(lái)“交換”它。例如，與鋰不同的是，鈉不適合于無(wú)處不在的鋰陽(yáng)極石墨的碳層。科學(xué)家們需要尋找新的材料，作為鈉離子電池的電池組件，在容量、充電速度、能量和功率密度方面與鋰競(jìng)爭(zhēng)。在超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行量子力學(xué)模型，伯明翰大學(xué)冶金與材料系的安德魯·莫里斯博士的團(tuán)隊(duì)能夠預(yù)測(cè)鈉被注入磷后會(huì)發(fā)生什么。

在與安德魯·莫里斯博士和劍橋大學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作下，他們發(fā)現(xiàn)磷在充電的中間階段形成螺旋。研究人員確定了電極的最終組成，電極的最終容量是石墨的7倍，重量相同。這使我們對(duì)如何制造高容量鈉離子陽(yáng)極有了新的見(jiàn)解。

安德魯·莫里斯博士說(shuō)：“這是計(jì)算材料科學(xué)的巨大勝利。我們?cè)?016年預(yù)測(cè)了磷作為電極的行為方式，現(xiàn)在，格雷教授的團(tuán)隊(duì)可以提供實(shí)驗(yàn)方面的洞察力，并學(xué)習(xí)如何使我們的預(yù)測(cè)更好。令人驚訝的是，理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法是如此強(qiáng)大。“雖然早已控制了鈉的爆炸傾向，但尚未解決如何防止鈉離子在前幾次“迷失”的問(wèn)題。電池電荷和放電。現(xiàn)在，普渡大學(xué)的研究人員制造了鈉粉版本，解決了這個(gè)問(wèn)題，并能正常充電。普渡大學(xué)化學(xué)工程副教授VilasPol說(shuō)：“在電極加工過(guò)程中添加鈉粉只需要對(duì)電池生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行輕微的修改。”“這是向業(yè)界推進(jìn)鈉離子電池技術(shù)的一個(gè)潛在途徑.”這項(xiàng)研究于2018年6月在網(wǎng)上公布，之后于2018年8月31日在電源雜志.這項(xiàng)工作符合普渡大學(xué)的巨大飛躍慶典，承認(rèn)大學(xué)在健康、空間、人工智能和可持續(xù)性方面取得的全球進(jìn)步，這是普渡大學(xué)成立150周年的一部分。這是為期一年的慶祝創(chuàng)意節(jié)的四個(gè)主題，旨在展示普渡作為一個(gè)解決現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的智力中心。普渡大學(xué)研究員唐家良幫助解決了鈉離子電池的充電問(wèn)題，這些問(wèn)題阻礙了該技術(shù)的工業(yè)測(cè)試和使用。學(xué)分：普渡大學(xué)營(yíng)銷與媒體即使鈉離子電池研究人員一直在研究鈉離子電池，因?yàn)樗鼈兛梢暂^低的成本為大型太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施儲(chǔ)存能源，因此比鋰離子技術(shù)在物理上要重得多。

問(wèn)題是鈉離子在初始充電循環(huán)中附著在電池的硬碳端，稱為陽(yáng)極，而不是通過(guò)陰極端。這些離子形成一種稱為“固體電解質(zhì)界面”的結(jié)構(gòu)。普渡大學(xué)的研究人員建議使用鈉作為粉末，為固體電解質(zhì)界面提供保護(hù)碳所需的鈉量，但不會(huì)以消耗碳的方式積累。鈉離子.今天的手機(jī)鋰電池為了電力犧牲了很多其他方面的性能。鈉可能是電池更好的選擇據(jù)研究人員說(shuō)-但是有個(gè)問(wèn)題。目前的技術(shù)將鋰離子儲(chǔ)存在石墨(一種由碳制成的軟礦物)中，但是鈉離子都太大了不能儲(chǔ)存在石墨里。安德魯·莫里斯博士想出了更好的儲(chǔ)存鈉的方法。他們?cè)谑┢吓帕屑t磷。(石墨烯是一層蜂窩狀碳原子，也是迄今發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)材料之一。)開(kāi)創(chuàng)性的結(jié)果：所謂的“納米點(diǎn)”波片，可以儲(chǔ)存和釋放鈉離子。實(shí)際上，他們的創(chuàng)造可以帶來(lái)鈉離子電池變成現(xiàn)實(shí)。鈉基電池可以更快地充電。鈉在很多方面都比鋰好。它比鋰清潔得多，鋰對(duì)氣候變化和污染有很大影響。由于鈉的豐富程度，鈉也比必須開(kāi)采的鋰便宜。你不能把你的瑪格麗塔杯頂部和鋰連在一起。安德魯·莫里斯博士說(shuō)：“想象一下，只要走到離這里幾英里遠(yuǎn)的海洋，就能得到制造世界上所有手機(jī)電池所需的所有鹽。”令智能手機(jī)成癮者高興的是，周的鈉-離子電池可以在兩分鐘內(nèi)充電到50%的容量。