科學家發現：鈉電池容量下降的原因在於意外存在的氫

（圖源：UCSB官網）

蓋世汽車訊 在日常生活中，我們的手機、筆記本電腦、混合動力汽車和電動汽車都離不開電池，電池為我們提供動力。現在，市面上最常用的是鋰離子電池，然而，用量增加可能導致鋰短缺，提升生產成本。作為潛在的替代品，鈉離子電池越來越受到關注。這種電池的性能好，而且鈉金屬價格低、儲量豐富，但是，鈉離子電池比鋰離子電池的使用壽命短。據外媒報道，加州大學聖巴巴拉分校計算材料科學家Chris Van de Walle等人發現，鈉電池容量下降的原因在於：電池中意外存在的氫導致電池的電極退化。

「在正極材料的製造過程中，通常會產生氫，從周邊環境或電解質中也能吸收氫，」研究人員表示，「眾所周知，氫會強烈影響電子材料的性能，而二氧化錳鈉（NaMnO2）是鈉離子電池中的一種常見正極材料，我們很好奇氫對NaMnO2能產生何種影響。」為了研究這一問題，研究人員利用計算技術，來預測雜質的存在對物質結構的影響和所產生的化學效應。」

堪薩斯大學的Peelaers教授表示，關鍵發現在於：「我們很快意識到，氫很容易穿透材料，使錳原子從連接材料的錳氧化物骨架中釋放出來。而且，錳的去除是不可逆的，這會使電池容量下降，最終導致電池退化。」

這些研究是在加州大學聖巴巴拉分校 Van De Walle的計算材料小組進行的。Van de Walle說：」早期研究顯示，錳的流失可能發生在電解質的界面上，也可能與相變有關，但真正的觸發因素並末確定。新研究結果表明，只要有氫，在材料中的任何地方都可以發生錳的流失。由於氫原子體積小，反應性強，氫是材料中常見的污染物。現在，它的有害影響已經被標記出來，我們可以在電池的製造和封裝過程中，採取措施阻止氫的滲入，從而改善電池性能。」

事實上，研究人員懷疑，即便是常見的鋰離子電池，也可能受到意外存在的氫元素的不良影響。鋰離子電池出現的問題之所以較少，到底是由於製備方法比較成熟，還是因為鋰電池具有更強的耐氫性，目前具體原因尚不清楚，這將是未來的一個研究領域。

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