据国外媒体报道，中国科学院和代尔夫特理工大学（TUDelft）的研究人员已经开发出一种预测钠离子电池原子结构的方法。这是世界上的第一次，将极大地促进钠离子电池的研究。这种电池将成为仅次于锂离子电池的重要技术。锂离子电池具有高能量密度和优异的性能，并且广泛用于移动电话，笔记本电脑和电动汽车等应用中。然而，商业上对一个电池的过度依赖也有其缺点。例如，钴必须用于生产锂离子电池。但是，全球钴资源有限，开采条件恶劣，对环境造成严重影响。代尔夫特大学的研究员Marnix Wagemaker说：“如果将来我们都转向电动旅行，我们还需要大量的锂。”实际上，锂储量也有限。研究人员认为，钠离子电池具有巨大的发展潜力。从理论上讲，钠离子电池的性能不如锂离子电池，但差距并不大。 Wagemaker说：“在实验室规模上，钠离子电池的能量密度仅比锂离子电池的能量密度低20％至30％。对于可以经常充电的车辆，钠离子电池可能会成为一个很好的选择。”此外，钠离子电池还适用于固定式应用，例如家用电源墙或用于存储风能和太阳能的电池公园。从原材料的角度来看，钠离子电池可以避免使用钴，并提供更好，更便宜的正极。然而，锂离子电池仅使用有限数量的原材料和材料结构，并且最佳的正极配方相对清晰。对于钠离子电池，情况并非如此。 Wagemaker说：“基于元素的精确组合，您最终会发现正极的原子结构存在细微的差异，这将对电池性能产生重大影响。仅用很少的元素，就具有如此多的结构可能性，即使它是最快的超级计算机并且无法预测组合的结果。因此，新材料的开发非常缓慢。中国科学院和代尔夫特大学的研究人员找到了一种预测理想阴极配方的方法。在原子水平上，正极看起来很像三明治：它由几层组成，中间有离子。 Wagemaker说：“起初，似乎离子的大小决定了原子的结构。我们很快发现这不是唯一的元素，但是离子的电荷分布起着关键作用。这一发现具有重要意义。因为已知离子大小与其电荷之间的比率，即所谓的“离子电势”，具有预测价值。瓦格梅克说：“几十年来，地质学领域一直在使用这种关系来解释为什么某些氧化铁比其他氧化铁更可溶。”事实证明，这种关系在原子级别上也是有用的。研究人员根据离子电势开发了一个简单的公式。 Wagemaker说：“基于该公式，我们可以预测哪种材料选择比率将获得哪种结构。该公式指导我们发现提供最佳性能的电极材料的各种可能性。研究人员还设计了新材料来测试其配方。 Wagemaker说：“我们试图制造出具有最高能量密度和非常快的充电速度的正极，并获得了成功。在能量密度方面，我们已经达到了可能的上限。这项研究集中在电池的正极部分。研究人员将在下一步中探索不同类型电池的电极和电解质，并希望通过这项研究加快下一代电池材料的开发。