北京
电动汽车革命才刚刚开始，充电时间的标杆就已经在移动。最新研究表明，钠离子电动汽车电池的充电时间只需几秒钟，而不是几分钟。这不仅超越了目前市场上最好的锂离子技术，还在汽油和柴油燃料的竞争中胜出一筹。
钠是未来可持续发展的电动汽车电池
自 21 世纪初以来，锂离子电池一直是电动汽车利益相关者的首选储能技术，但转变即将到来。钠离子电池技术是即将出现的一项新技术。
就电动汽车电池而言，钠在可用性和成本方面都优于锂。性能一直是个挑战，其中一个障碍是重量。钠和锂是原子邻物，但钠的原子量是锂的 3.3 倍。
瑞典电池公司 Northvolt 最近与中国领先的电动汽车制造商比亚迪合作，这表明该公司已经解决了移动应用方面的问题。
超级电容器的作用
与内燃机市场不同，电动汽车电池市场可以支持各种不同的电池化学成分，以适应成本、续航里程、充电时间以及驾驶员习惯、日程安排和充电站等其他因素的不同组合。
尽管如此，能够在不到一分钟的时间内停车、插电并再次起飞的想法还是很诱人的。
新型钠离子电池研究背后的主要特征是超级电容器。超级电容器也称为超级电容器，是一种可以在几秒钟内充满电的能量存储设备。它们还能快速释放电荷。
就现代应用而言，第一批超级电容器早在 20 世纪 50 年代就开始出现，如今已得到广泛应用。“美国能源部解释说：”超级电容器的两个电极之间不需要固体电介质层，而是通过在充满电解质溶液的多孔电极上积聚电荷并用绝缘多孔膜隔开来储存能量。
美国能源部解释说："具体到电动汽车，它的优点包括生命周期长，能在各种温度下高效运行。不过，如果你发现放电很快，那就有问题了。目前，在电动汽车中的应用仅限于需要快速爆发动力的次要任务，如加速和再生制动。在这些使用情况下，超级电容器可以避免主电池的磨损。
未来的超快速充电钠离子电动汽车电池
对于主要的电池应用，超级电容器需要进行彻底的改造。“能源部进一步解释说：”超级电容器的主要缺点是能量密度低、自放电率高。
当电池化学涉及钠离子配方时，复杂性就会增加。尽管如此，韩国科学技术院（KAIST）的一个研究小组还是提出了一种新的能源存储解决方案，它将超级电容器的功率与钠离子电池化学的成本和供应链优势结合在一起。
研究人员已经预计，他们的新型电池将用于电动汽车领域。这也许是一个漫长的过程，但这个项目已经有了一个充满希望的开端。该团队的研究成果于今年 3 月发表在《储能材料》杂志上，标题为 “用于高性能钠离子混合储能电池的低结晶导电多价硫化铁嵌入式 S 掺杂阳极和三维多孔富 N 石墨碳框架的高表面积 O 掺杂阴极”。
简而言之，研究小组开发出了一种新型电池，它将新型精密阳极与可容纳超级电容器技术的新型阴极结合在一起。这两个电极经过精心设计，以消除它们在能量存储率上的差异。
KAIST在4月18日的新闻稿中解释说：“这种组合使该装置既能实现高存储容量，又能实现快速充放电速率，使其成为锂离子电池的下一代可行替代品，”他们在新闻稿中还指出，钠的含量是锂的500多倍。
“KAIST强调说：”这种装置的能量密度超过了商用锂离子电池，并具有超级电容器功率密度的特点。“预计它将适用于从电动汽车到智能电子设备和航空航天技术的快速充电应用”。
本文来源：中国科学技术信息研究所；编译者：王晓丽
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