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從化石燃料到可再生能源的過渡需要經濟、高性能的電化學儲能。高溫鈉金屬氯化物電池具有壽命長、比能量高、無自放電、維護要求低、原材料豐富等特點。

然而，移動和固定存儲應用中的大規模部署目前受到復雜的商業管狀電池的高生產成本和有限的倍率能力的阻礙。

在此，瑞士聯邦材料科學與技術研究所（EMPA）Meike V. F. Heinz等人研究了正極組成如何影響平面鈉金屬氯化物電池中的可用功率、能量和能量效率。作者比較了平面Fe/Ni正極電池和純Ni正極電池，并研究了電池有效電阻作為荷電狀態（SOC）的函數，從而為相關電池反應提供了機理上的見解。

結果表明，電池電阻至關重要。因為在定義的電流下，它決定了給定電壓限制內的可用容量，并且直接影響電池的能量效率。

圖1. 基于Fe/Ni正極和純Ni正極的鈉金屬氯化物電池的高功率放電比較

考慮到關鍵傳輸過程和正極組成對電池電阻的影響，合理的正極設計能夠開發高性能電池。

結果表明，具有純鎳正極的電池表現出更高的比放電功率，達到1022 W kg^-1，同時在總共140個循環中保持了258 Wh kg^-1的高比放電能量，比文獻中報道的平面鈉金屬氯化物電池比功率增加了四倍以上，同時將比能量提高了 74%。這項研究為鈉金屬氯化物電池的性能增強提供了參考。

圖2. Ni正極的大功率充電測試

Rational Cathode Design for High-Power Sodium-Metal Chloride Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202106367

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瑞士EMPA最新AFM: 高功率鈉金屬氯化物電池的合理正極設計

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