據(jù)《日本經(jīng)濟新聞》6月18日報道，日本的北海道大學和東北大學等開發(fā)出一項新技術，將成本低且安全性高的鈉離子電池容量提高約五成，達到與當前主流鋰離子電池相媲美的水平。鈉離子電池用途可能進一步擴大，用于制造續(xù)航里程長的電動汽車和筆記本電腦等。研究團隊的目標是，在本世紀20年代末實現(xiàn)實用化。

電動汽車和智能手機等主要搭載的是鋰離子電池，正極材料是稀有金屬鋰。鋰的生產(chǎn)集中在智利和中國。由此帶來的課題是，如何確保穩(wěn)定供應以及如何應對價格大幅變動。

鈉離子電池使用的原材料是鈉，而鈉資源較為豐富。鈉離子電池正極由從海水中提取的鈉化合物制成，生產(chǎn)成本較低。負極材料則使用價格比銅低的鋁。電池材料費可降低三四成。

不過，鈉離子電池可存儲的能量低于同等重量的鋰離子電池。鈉離子電池能量密度為每千克約160瓦時，僅為鋰離子電池的約六成。

因此，已實用化的鈉離子電池用途僅限于續(xù)航距離較短的電動汽車等。如果鈉離子電池性能得到提高，則可用于續(xù)航距離較長的電動汽車以及筆記本電腦等。為了將其用途擴大至與鋰離子電池不相上下的水平，各研究機構競相推進研發(fā)。

北海道大學副教授小林弘明等人努力對儲存鈉的正極進行改良。研究團隊嘗試使用鐵氧化物，使鈉存儲量增至以往的5倍。

研究人員試制出一次充放電后每分子可移動兩個電子的電池樣品，單位分子對應的移動電子數(shù)量為原來的兩倍。可儲存電量增加，鈉離子電池正極性能達到鋰離子電池的87%。

小林認為：“鈉離子電池性能可達鋰離子電池的九成。”團隊還將開發(fā)均勻制造含有大量鈉的新正極技術，以提高耐久性，使充放電次數(shù)達到數(shù)百次以上。

小林和東北大學教授本間格等人還推進改良負極，利用3D印刷技術制造出有很多小孔的碳材料。其厚度為100至300微米，充電時可容納大量鈉離子，單位面積容量提高4倍。據(jù)稱，這可將能量密度提高五成，達到每千克240瓦時左右。

2023年10月，日本政府啟動國家項目，支持國內(nèi)開發(fā)鈉離子電池新技術。在科學技術振興機構(JST)引領下，東京大學等共計17家研究機構開展合作，共同推進電池的試制和性能驗證。其計劃是在本世紀20年代末完成技術開發(fā)。

日本工學院大學也參與了合作項目，其掌握著有發(fā)展前景的技術。由于電池能量密度與電壓成正比，該大學副教授關志朗通過采用新開發(fā)的電解液提高電壓。

關志朗表示：“開發(fā)的電解液安全性高，可以將電池電壓從原來的約3.5伏提高至約5伏。”如果將之用于鈉離子電池，預計能量密度可達到每千克約230瓦時，與鋰離子電池性能相當。

研究鈉離子電池的知名專家、東京理科大學教授駒場慎一在JST的項目中擔任團隊帶頭人。駒場表示：“鈉離子電池耐低溫和高溫，在快速充電方面更具優(yōu)勢。”

兩種技術都頗有發(fā)展前景，但尚處于實驗室水平，有必要擴大規(guī)模和提高耐久性等。要讓鈉離子電池成為蓄電池的主角，尚有諸多課題等待解決。

作者： 來源：參考消息網(wǎng) 責任編輯：jianping