鈉和鉀基電池可能是未來智能電網的關鍵

從一次充電可行駛數百英里的電動汽車到像汽油動力版本一樣強大的鏈鋸，每年都有新產品投放市場，這些產品利用了電池技術的最新發展。

但是這種增長導致人們擔心，全球鋰的供應最終可能會被耗盡，鋰是許多新型可充電電池的核心金屬。

現在，佐治亞理工學院的研究人員發現了新的證據，表明基于鈉和鉀的電池有望替代鋰基電池。

喬治·W·伍德拉夫機械工程學院的助理教授馬修·麥克道威爾說：“鈉離子和鉀離子電池的最大障礙之一是它們傾向于比其他電池更快地衰減和降解，并且所消耗的能量更少。”材料科學與工程學院。

他補充說：“但我們發現情況并非總是如此。”

在6月19日發表在《焦耳》雜志上，并由國家科學基金會和能源部贊助的這項研究中，研究小組研究了三種不同的離子(鋰，鈉和鉀)與鐵顆粒的反應方式硫化物，也稱為黃鐵礦和傻瓜的黃金。

隨著電池的充電和放電，離子不斷與構成電池電極的顆粒發生反應并滲透。此反應過程會導致電極顆粒發生大量體積變化，經常將它們破碎成小塊。由于鈉離子和鉀離子比鋰離子大，因此傳統上認為它們在與顆粒反應時會引起更大的降解。

在他們的實驗中，直接在電子顯微鏡下觀察到電池內部發生的反應，其中硫化鐵顆粒起著電池電極的作用。研究人員發現，硫化鐵在與鈉和鉀的反應過程中比與鋰反應更穩定，這表明這種基于鈉或鉀的電池的壽命可能比預期的更長。