鋰離子電池(Lib)可充電，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、混合動力汽車和全電動汽車。電動汽車是防治城市污染和實現(xiàn)清潔、可持續(xù)交通時代的關(guān)鍵技術(shù)。不過鋰價格昂貴，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)”。隨著對電動汽車的需求不斷增加，對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。鈉是廉價的，可以在海水中找到，因此實際上是無限的。然而，鈉這是一個比鋰更大的離子，所以在目前的技術(shù)中不可能簡單地用鋰來“交換”它。例如，與鋰不同的是，鈉不適合于無處不在的鋰陽極石墨的碳層?？茖W(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爭。在超級計算機(jī)上運行量子力學(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)隊能夠預(yù)測鈉被注入磷后會發(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。這使我們對如何制造高容量鈉離子陽極有了新的見解。

安德魯·莫里斯博士說：“這是計算材料科學(xué)的巨大勝利。我們在2016年預(yù)測了磷作為電極的行為方式，現(xiàn)在，格雷教授的團(tuán)隊可以提供實驗方面的洞察力，并學(xué)習(xí)如何使我們的預(yù)測更好。令人驚訝的是，理論與實驗相結(jié)合的方法是如此強大。“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”的問題。電池電荷和放電?，F(xiàn)在，普渡大學(xué)的研究人員制造了鈉粉版本，解決了這個問題，并能正常充電。普渡大學(xué)化學(xué)工程副教授VilasPol說：“在電極加工過程中添加鈉粉只需要對電池生產(chǎn)過程進(jìn)行輕微的修改。”“這是向業(yè)界推進(jìn)鈉離子電池技術(shù)的一個潛在途徑.”這項研究于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)的四個主題，旨在展示普渡作為一個解決現(xiàn)實世界問題的智力中心。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題，這些問題阻礙了該技術(shù)的工業(yè)測試和使用。學(xué)分：普渡大學(xué)營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，因為它們可以較低的成本為大型太陽能和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施儲存能源，因此比鋰離子技術(shù)在物理上要重得多。

問題是鈉離子在初始充電循環(huán)中附著在電池的硬碳端，稱為陽極，而不是通過陰極端。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-但是有個問題。目前的技術(shù)將鋰離子儲存在石墨(一種由碳制成的軟礦物)中，但是鈉離子都太大了不能儲存在石墨里。安德魯·莫里斯博士想出了更好的儲存鈉的方法。他們在石墨烯片上排列紅磷。(石墨烯是一層蜂窩狀碳原子，也是迄今發(fā)現(xiàn)的最強材料之一。)開創(chuàng)性的結(jié)果：所謂的“納米點”波片，可以儲存和釋放鈉離子。實際上，他們的創(chuàng)造可以帶來鈉離子電池變成現(xiàn)實。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：“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。