研究人員添加氧化錫納米晶體提高電池性能

日本筑波大學材料科學研究所Yusuke Yamauchi及其同事研發了覆蓋有序介孔碳的氧化錫納米粒子（SnO2 NPs），表面的理想碳框架介孔結構一目了然，氧化錫納米粒子承受了高度負載（高達80wt％）均勻分布在基質內。

研究人員利用石墨烯結構支撐氧化錫納米晶體，並找到了一種新的方法來改善鈉離子和鋰離子電池性能。

華盛頓州立大學機械與材料工程學院助理教授Min-Kyu Song在接受「R＆D雜誌」採訪時表示，將氧化錫與石墨烯三維結構結合起來足以提高這兩類型的電池性能。

「我們開發出了雙功能材料，應用在鋰離子和鈉離子電池中表現都，」Song說。「兩者的化學性質非常相似，但是鈉離子比鋰離子更大、更重。」

「一些通常對鋰離子有益的材料有時會對鈉離子造成不利影響，」他補充說。「但氧化錫材料對這兩種離子都有好處。」

用這種新技術不僅可以證明鈉離子電池比鋰離子電池更廉價，更由於鋰被業界認為是一種日益減少的稀缺資源，設法減少對鋰的開採，也有助於解決物質可持續性發展的問題。

由於鋰離子電池可以在較小體積內儲存大量能量，因此常用於微型攜帶型電子產品以及小型電動汽車。

鋰離子電池的電化學性能嚴重依賴於電極材料的性質和特性。預期好的材料對具有高容量，良好的倍率性能，傑出的能量循環穩定性、低成本、較高的安全性，同時對環境零污染。

鈉離子電池中的鈉離子在電池的陽極和陰極之間不停有序運動從而產生電力。雖然這種電池成本低，對大中型能源存儲設備公司具有很強的吸引力，但它們儲存的能量並不像鋰離子電池那麼多。電池製造商又在探求僅用一種陽極材料來生產鋰離子和鈉離子電池的技術。

添加氧化錫的電池陽極具有儲存原先傳統電池幾乎三倍石墨能量的潛力。然而，氧化錫也有自己的缺點，雖然比較容易製造，但它經常會由於很快磨損消耗而停止工作。

研究人員研究出了與三維石墨烯結構緊密結合的超細納米晶體二氧化錫，從而克服了這一障礙。這種混合材料結構堅固、連接良好、表面多孔，更易充分接觸以致更好地傳輸電子和離子。

研究人員在測試納米晶體後發現，這種材料可以提高兩種電池的充電容量及其速率。

「我們使用電動汽車需要更多的能量，因此必須使用鋰離子電池，」宋說。「問題在於鋰離子電池之前製造的成本太高。」

「製備鈉離子電池可以更便宜，但我們不想過多浪費電池性能，」他補充說。 「我們要開發出性能更好價格更便宜的電池。鈉離子電池的出現，替代鋰電池用在不同的生產領域，這樣我們就不需要像鋰離子電池一樣的高能量高密度的電池」。

宋說，研究團隊正在與更多基金資助機構合作，有利於在大規模商業生產中上推行新技術。

原文來自rdmag，原文題目：Researchers Use Tin Oxide Nanocrystals to Improve Battery Performance，由材料科技在線匯總整理。

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