下一代电池最新研究进展：新型钠金属电池

不管对新能源汽车还是太阳能风能等可再生能源的利用来讲，性能优异的可充电电池都是极其重要的。对于新能源汽车，电容量大，输出功率高的电池可以为新能源汽车带来足够的动力和续航；而对于太阳能风能等可再生能源的利用来说，需要大型的性能优异的电能储存装置将这些能量存储起来，以便顺利地将这些电能供应到电网中，否则就无法充分利用这些能量。钠在海洋中无处不在，而且储量是锂的几千倍，更容易获得，这使得钠金属电池比锂电池更受科学家们的喜爱。与钠离子电池相比，金属钠电池具有足够高的电压，较长的循环使用寿命和快速的充放电速率。因此钠金属电池被看作取代锂电池的新一代电池体系之一。

对于钠金属电池而言，最重要的是找到一种较高的能量密度和较长的循环寿命的阴极材料。传统的钠金属电池阴极在循环的过程中普遍存在着体积变化大、相变不稳定等问题。近日，美国德克萨斯大学的JohnB.Goodenough团队开发了一种Na3MnZr(PO4)3材料，并用这种材料作为钠电池的阴极，获得了具有高电压的钠电池。

研究团队首先使用溶胶-凝胶法制备了200纳米的Na3MnZr(PO4)3粒子，并在粒子表面涂上一层薄薄的碳层。这些粒子可以最大程度地允许钠离子在其中地自由运动。用这种纳米材料作为钠电池的阴极，电池的电化学性能比已经报道的其他的磷酸锰阴极性能更加优异；在4.0伏特和3.5伏特处，可以提供高放电电压。从这种Na3MnZr(PO4)3材料中，可以获得105mA*h/克的高放电量（与其他的钠电池相比），且晶格参数变化很小。另外，Na3MnZr(PO4)3电极具有良好的充放电循环稳定性，在0.5C速率下充电放电循环500次后，仍然可以保持初始电容量的91%。

对于太阳能等可再生能源来说，最大的问题是转化后的能量储存，如果能够将这些转化后的电能好好的储存起来并入电网进行使用，那么无疑将大大提高可再生能源的普及率。大型的电池无疑是最好的储存装置，锂电池的价格过高等因素无法应用于大规模的储能装置，需要开发廉价的电池体系。希望钠电池这类较为廉价的电池体系能够早日应用。