新能源曙光 科學家開發出鈉電池

華盛頓州立大學（WSU）和西北太平洋國家實驗室（PNNL）的研究人員，創建了一種鈉離子電池，有望成為新一代的充電電池，而且比現行的鋰離子電池有個巨大的優勢，就是原料相當廉價。

科技探險(techxplore)報導，功效良好的鋰離子電池，幾乎可說「改變了整個時代」，它幾乎達到「無處不在」的地步，舉凡手機、筆記型電腦、和電動汽車，都需要用到鋰離子電池。但是鋰離子電池一直都有個隱憂，就是稀缺。鋰電池的材料來自鈷、鋰等稀少、昂貴的材料製成，所以未來這些材料將變得更難獲得，有朝一日可能會遇到材料枯竭的危機，因此鈉電池就是一種希望。

鋰與鈉都是鹼金族元素，具有類似的化學特性，因此理論上，鈉離子電池也是可行的，許多研究團隊也都在開發鈉電池，WSU 大學的機械與材料工程學院教授Lin Yuehe，與PNNL的科學家Li Xiaolin Li，提出了迄今為止最好的鈉離子電池，它具有與鋰離子電池類似的容量，並且能夠多次充放電。團隊表示，在經過1,000次的充放電循環後，電池仍然有80％以上的蓄電量。

美國能源部電力辦公室儲能研究室主管伊默 ‧古克博士(Imre Gyuk)說：「這是鈉離子電池的一項重大發展，人們會希望用鈉離子電池，代替鋰離子電池。」

鈉在自然環境中，多以氯化鈉(食鹽)的型式存在，所以它非常豐富，不幸的是，鈉電池的研發並不容易，最大的關鍵問題在陰極材料，與鋰電池用久了會遇到「枝晶」阻礙貯電效能一樣，鈉電池的陰極也會遇到結晶，而且情況會比鋰電池更明顯。該論文的主要作者，WSU博士說：「關鍵的挑戰是，電池要具有高能量密度和良好的循環壽命。」

為了克服問題，研究團隊發明了一種多層的金屬氧化物陰極，和一種鹽度更高的電解液，這種電解液與陰極之間的相互作用更好。鈉離子能夠在陰極持續運動而不會停留在表面，終於實現無阻礙的充蓄電。

研究人員正在努力更好地理解其電解質與陰極之間的重要相互作用，以改善電池設計。他們還希望設計一種不使用鈷的電池，鈷是另一種相對昂貴且稀有的金屬，在地殼中的含量僅0.0023％。

研究人員說，他們頗有自信找對了鈉離子電池的研發道路，並且尋到無鈷或低鈷陰極材料的線索，假如找到可行的鋰和鈷的廉價替代品，那麼改變世界的程度，有可能成就另一場工業革命。

中時電子報 江飛宇