在电池之战中，锂离子技术是卫冕冠军，为您的手机提供动力，以及越来越多的电动车在路上行驶。

但德克萨斯大学达拉斯分校与首尔国立大学合作开发的一种新型锰和钠离子基材料可能成为竞争者，为下一代设备和电动车提供潜在的低成本，更环保的选择。汽车。

电池成本是一个重大问题，Erik Jonsson工程与计算机科学学院材料科学与工程教授Kyeongjae Cho博士说，他是一篇描述Advanced Materials期刊新材料的论文的高级作者。

Cho说，随着制造商和消费者推动更多的电动汽车(EV)，锂产量可能难以满足日益增长的需求。根据国际能源署最近的一份报告，2016年全球电动车库存超过200万辆，超过2015年的100万辆。该报告指出，根据政策环境，它很有可能到2020年将达到900万至2000万，到2025年将达到4000万至7000万。

就EV电池的成本节省而言，使用钠会更便宜，因为钠更丰富，但它有一些缺点。

“锂是一种更昂贵，有限的资源，必须从全球的几个地区开采，”Cho说。“钠没有采矿问题 - 它可以从海水中提取。不幸的是，虽然钠离子电池可能比使用锂的电池便宜，但钠的能量密度比锂电池低20%。”

电池的能量密度或能量存储容量决定了设备的运行时间。

“我们利用我们以前的经验并思考这些问题 - 我们如何将这些想法结合起来，提出解决问题的新方法?” 赵说。

电池由正电极或阴极组成; 负电极或阳极; 和介于两者之间的电解质。在标准锂离子电池中，阴极由锂，钴，镍和氧制成，而阳极由石墨(一种碳)制成。当电池充电时，锂离子通过电解质移动到阳极并附着到碳上。在放电期间，锂离子移回阴极并为运行装置提供电能。

“几年前在锂离子电池阴极中使用氧化锰来增加容量有很大的希望，但不幸的是，这种组合变得不稳定，”Cho说。

在Cho和他的同事开发的设计中，钠取代了阴极中的大部分锂，并且使用锰代替更昂贵和更稀有的钴和镍元素。

“我们的钠离子材料更稳定，但它仍保持锂的高能量容量，”Cho说。“我们相信这是可扩展的，这是我们研究的重点。我们希望以这样的方式制造材料，使得该工艺与商业大规模生产兼容。”

基于他们对其他实验材料的物理和化学知识，研究人员通过合理的材料设计来解决这个问题。他们首先进行了计算机模拟，以确定在实验室制作和测试材料之前最有希望的原子配置。

Cho表示，他的研究不仅仅是提出更好的电池。他说，研究如何进行同样重要和有趣。

“当托马斯爱迪生试图开发一个灯泡时，他尝试了数千种不同材料的灯丝，看看哪些灯泡有效，”Cho说。“为解决当今社会非常重要的工程问题，我们需要开发大量新材料 - 电池材料，污染控制材料等。爱迪生正在完善一个项目 - 灯泡 - 但我们有更多的技术需求我们没有时间继续试图意外找到解决方案。