具有成本效益的可充电电池是几乎所有便携式电子设备的核心组件，并且这种电子设备在现代日常生活中随处可见。此外，可再充电电池是电动汽车和可再生能源系统必不可少的组成部分。他们还是各种医疗设备的支持者。它们被用作电子传感器和照相机的能源，促进了各个领域的研究与开发。因此，许多人正在投入大量精力来开发更好和更便宜的可充电电池。硬碳电极材料的容量更高，这意味着与锂离子电池相比，钠离子电池的重量能量密度提高了19％（图片来源：日本科学大学）。它在充电时间和其他方面均具有良好的性能，并且一直是市场上的首选。但是，锂以及钴和铜等稀有和昂贵的金属并不是地壳中含量最高的材料。对此类材料的需求不断增长将很快导致全球供应问题。据国外媒体报道，日本东京理科大学的Shinichi Komaba教授及其同事一直致力于寻找解决方案，以寻求使用大量替代材料开发可充电电池来解决这一日益恶化的问题。最近，研究小组发现了一种有效的方法来生产用于钠离子电池的新型碳基材料。该团队使用氧化镁（MgO）作为硬碳内部纳米孔的无机模板，并专注于合成硬碳作为可再充电电池负极的高度多孔材料。研究人员探索了一种不同的技术来混合氧化镁模板的成分，以精确地调节硬碳电极的纳米结构。经过大量实验和理论分析，研究人员阐明了生产这种容量为478mAh / g的硬碳的最佳制造条件和组成，这也是该材料容量历史上的最高水平。 Komaba教授说：“到目前为止，用于钠离子电池的碳基负极的容量通常约为300至350mAh / g。尽管有报道说它可以达到438mAh / g，但必须在1900℃以上的高温下进行。可以实现热处理。相反，我们使用的热处理温度仅为1500°C，相对较低。 “温度越低，能耗越低，成本越低，并且对环境的影响越大。小的。新开发的硬碳电极材料的容量惊人，甚至超过了石墨（372mAh / g）的容量，石墨是锂离子电池常用的负极材料。此外，尽管配备该硬碳负极的钠离子电池的工作电压理论上为0.3V，低于标准锂离子电池，但更高的容量将实现更大的重量能量密度（1600Wh / kg和1430Wh） / kg），即能量密度增加了19％。将来，研究人员需要进行进一步的研究，以验证将这种材料应用于实际的钠离子电池时，是否具有优异的收入，能量输入和输出功能以及低温操作功能。如果幸运的话，您可能会见证下一代可充电电池的诞生。