日本科学家用钪掺杂提升钠离子电池获重大突破，比锂电池优异

景点排名 2025年09月21日 18:57 0 admin

信息来源：https://www.energy-reporters.com/storage/scientists-unveil-groundbreaking-doping-that-transforms-sodium-batteries-60-capacity-retained-after-300-cycles/

东京理科大学的科研团队在钠离子电池技术上取得了一项颠覆性的突破，研究表明，钪掺杂能够显著提高电池正极的性能和结构完整性。这一发现为钠离子电池的应用前景带来了新的希望，可能改变储能行业的格局。

钠离子电池的挑战与机遇

随着全球对可持续能源解决方案的需求不断增加，传统的锂离子电池面临着资源短缺和环境影响等诸多挑战，其市场正在逐渐趋于饱和。相比之下，钠离子电池作为一种具有广泛应用潜力的替代方案，因其钠资源的丰富性和环境友好性而受到重视。然而，以往钠离子电池在实际应用中的表现并不理想，尤其是使用氧化锰钠作为阴极材料时，电池的容量往往在多个充放电循环后快速衰减。

钪掺杂钠离子电池阴极增强结构完整性的示意图。

研究指出，这种容量的快速衰减主要源于锰离子在充放电过程中引发的“Jahn-Teller畸变”，这导致了晶体结构的破坏，从而影响电池的整体表现。因此，解决容量衰减问题，是提升钠离子电池竞争力的关键所在。东京理科大学的研究团队正是瞄准这一核心问题开展了深入研究。

钪掺杂的作用与优势

在研究中，团队领导者驹场教授及其团队探讨了在正极材料中掺入钪（Sc）的效果。钪掺杂的尝试旨在改善电池的长期稳定性，同时保持电池性能的提升。研究者发现，钪的引入有助于稳定正极材料P′2的结构，并在多个方面改善电池性能。钪通过改变晶体的生长模式、减少与电解质的副反应和增强水分稳定性，为钠离子电池面临的技术难题提供了切实可行的解决方案。

“我们发现在P′2 Na2/3[Mn1−xScx]O2电极中掺杂钪，不仅提高了电池的整体性能，还显著提升了长期稳定性。钪掺杂在维持正极材料结构完整性方面溶解了之前的诸多难题，”驹场教授表示。

研究的重大意义

这一研究的结果标志着钠离子电池技术的重大进展。驹场教授强调，钪掺杂不仅为钠离子电池的应用提供了新的可能性，而且其成功的策略可以扩展到其他依赖层状金属氧化物的电池技术。这一发现为全球电池研究提供了新的研究方向，并可能为环境友好的电池技术铺平道路。

在他们的实验中，使用钪掺杂的电池经过300次充放电循环后，容量保持率高达60%。这一数据凸显了该技术的潜力，使钠离子电池向可替代锂离子电池的目标更进一步。

未来展望：可持续储能的希望

随着储能技术的不断进步，钠离子电池的发展势必会对可再生能源的利用产生深远影响。虽然眼前仍存在一些技术和市场挑战，钠离子电池未来的发展前景仍然乐观。钠离子电池有可能在电力存储、智能电网和电动车辆等多个领域发挥重要作用。

这一研究还显示了研究团队在为钠电池技术提供新策略上的决心和创新性，针对提升电池性能的途径进行了有效探索。未来，随着钠电池技术的筛选与改进，它们的耐久性和高效性将为全球能源的可持续发展提供新的支撑。

在寻找可持续替代方案的进程中，钪掺杂的钠离子电池技术无疑是一个值得关注的突破，有望引领储能领域迎来全新的变革。