用于高能钠电池的硬碳

钠离子电池是一种有前途的储能技术，已经在固定存储领域实现了有限的商业化。钠离子吸引了研究人员的大量注意力，因为它提供了一种锂离子电池的替代品，后者依赖于便宜得多，材料丰富的材料。

就能量密度而言，钠离子技术落后于锂。这意味着对于电动汽车或消费电子产品等应用，人们普遍认为这是不切实际的，在这些应用中，电池的尺寸和重量是主要问题。但是，东京科学大学(TOS)科学家的一项新发现可能会改变这一假设。

该大学的一个小组研究了碳电极材料以提高钠离子电池的容量，并开发了一种制造多孔硬碳阳极的技术。这项技术在发表于Angewandte Chemie国际版的论文“用于钠离子电池的新型硬碳阳极材料将解决锂难题”中进行了描述。

氧化镁模板

该过程的关键是使用氧化镁(MgO)作为孔的大小和结构的“模板”。MgO颗粒形成碳基质，并在600摄氏度下进行预处理，然后在1500摄氏度下进行酸浸和碳化以完成该过程。经过一系列优化MgO模板并计算理想制造条件的实验后，该小组得以制造出硬质碳，第一周期的产能为478毫安小时/克，库仑效率为88%(电荷转移效率)。

TOS教授Shinichi Komaba指出，以前报道的这种材料的最高值为438 mAh / g，这是通过在更高温度下进行处理而实现的。TOS进行的计算表明，使用这种阳极的钠离子电池的电压差将比今天的标准锂离子电池稍低，但仍能实现大约19%的能量密度增加(每公斤1600瓦时，对比1430。)

“我们的研究证明，可以实现高能量的钠离子电池，从而打破了人们普遍认为锂离子电池具有更高的能量密度的想法，” Komaba说。“我们开发的具有极高容量的硬质碳为新型储钠材料的设计打开了一扇门。”

正在研究的其他电池概念所承诺的能量密度远远超过了TOS所能达到的水平，目前尚不清楚从该新概念中可以获得多少性能。但是，这项工作可能会迫使研究人员重新考虑钠离子电池的可行性。下一步将是评估该方法的实用性，以及这些材料是否可以在许多循环中保持稳定性，并达到至少可以与当今的锂离子技术相媲美的使用寿命。