高比能室溫鈉硫電池商業化之路任重道遠

由中科院化學所研究員郭玉國領銜的團隊在新型高比能室溫鈉硫電池研究方面取得緊要進展。相關成果近期發表在《先進材料》雜志的封底上。

郭玉國在接受《中國科學報》記者采訪時表示，室溫高比能鈉硫電池在儲能范疇具有較好的使用前景，但實現商業化仍需時日。

鈉硫電池前景看好

2007年回國的郭玉國最初研究方向并不是鈉硫電池，而是同樣屬于高比能金屬二次電池的鋰硫電池。

鋰硫電池是極具使用前景的下一代高比能金屬鋰二次電池，其理論能量比高出現有鋰電池4至5倍。郭玉國說。

從2009年開始，郭玉國率領研究團隊開始主攻鋰硫電池，他們提出利用碳納米孔道限域的鏈狀小硫分子處理鋰硫電池中多硫離子溶出難題，并因此成功制備出一種電化學性能優異的納米復合正極材料。

他向記者解析道，這種非常規的硫分子—碳復合正極材料有效處理了鋰硫電池硫正極的循環問題，攻破了傳統硫正極材料由于多硫化物溶出導致循環性能差的難題，使得鋰硫電池能具有長循環壽命。

同時，由于硫顆粒的尺寸已降至分子級，這使得硫的電化學活性也顯著提高。

化學所鋰硫電池研究團隊的博士辛森指出，這種基于納米孔道限域效應的小分子硫—碳復合正極材料在鋰硫電池中表現出很高的比容量、優異的循環穩定性以及高倍率性能。

隨著動力鋰離子電池逐漸使用于電動車，對鋰的需求量將大大增加。

在鋰硫電池材料方面獲得較大沖破后，郭玉國開始琢磨將其使用在鈉硫電池上的可能性：傳統鋰電池能量密度已經接近理論極限，而且鋰在地殼中的豐度較低，儲量有限，使其成本居高不下。隨著全球儲能需求的猛增，鋰資源或將面臨稀缺的局面。與之相比，全球范圍內的鈉資源非常豐富，如海水就是鈉離子取之不盡的源泉。

鈉硫電池技術起源于上世紀60年代。鈉硫電池是通過硫與鈉之間的電化學反應實現化學能和電能相互轉換的一類金屬二次電池。

同鋰硫電池類似的是，鈉硫電池的正極（S）和負極（Na）也具有很高的理論比容量。高溫鈉硫電池的理論比能量高達760Whkg-1，在智能電網等儲能范疇具有很高的使用潛力。

此外，作為電極材料的鈉硫成本優點分明，也使得鈉硫電池極具商業化前景。

中投顧問新能源行業研究員沈宏文對記者表示，與一般電池相比，鈉硫電池具有比能量高、可大電流充電、充放電效率高等優點，從萌生之初便受到了各國科研機構、電池廠商的高度關注。

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除