無(wú)陽(yáng)極鈉固態(tài)電池面世

  美國(guó)科學(xué)家*新研制出全球頭個(gè)無(wú)陽(yáng)極鈉固態(tài)電池。 這一成果有助開(kāi)發(fā)出廉價(jià)且能快速充電的大容量電池， 以用于電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)。 相關(guān)研究論文發(fā)表于*新一期 《自然·能源》 雜志上。鋰基電池已成為電動(dòng)汽車(chē)和移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)配，但其性能受到多方面因素制約。 首先， 鋰在地殼中的儲(chǔ)量有限。 另外， 鋰離子電池需求激增， 導(dǎo)致鋰的價(jià)格不斷攀升。 而鈉在地殼中的儲(chǔ)量約為鋰的1 000倍， 同時(shí)也是一種更環(huán)保的電池材料。

傳統(tǒng)電池結(jié)構(gòu)包括一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極。 在充電過(guò)程中， 陽(yáng)極儲(chǔ)存離子。 在放電過(guò)程中， 離子從陽(yáng)極通過(guò)電解質(zhì)流到集電器 （陰極）， 為設(shè)備和汽車(chē)供電。 而在無(wú)陽(yáng)極電池中， 離子直接在集電器表面通過(guò)堿金屬的電化學(xué)沉積來(lái)存儲(chǔ)。 這種方法不僅提高了電池的電壓和能量密度， 還降低了成本， 但也會(huì)帶來(lái)新挑戰(zhàn)。

論文**作者、 美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校格雷森·戴伊謝爾解釋稱(chēng)， 在無(wú)陽(yáng)極電池中， 電解質(zhì)和集電器之間需要保持良好的接觸。 使用液體電解質(zhì)容易做到這一點(diǎn)， 因?yàn)橐后w能四處流動(dòng)， 而固體電解質(zhì)無(wú)法做到。 但液體電解質(zhì)在消耗活性材料的同時(shí)， 會(huì)產(chǎn)生固體電解質(zhì)界面堆積物， 導(dǎo)致電池性能降低。

為解決這一問(wèn)題， 研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑， 開(kāi)發(fā)出一種新型鈉電池架構(gòu)： 他們采用了具有類(lèi)似液體流動(dòng)性的固體鋁粉來(lái)構(gòu)建集電器。 在電池組裝過(guò)程中， 鋁粉在高壓下變得致密， 形成固體集電器， 同時(shí)與電解質(zhì)保持類(lèi)似液體的接觸， 實(shí)現(xiàn)了低成本、 高效率的充放電循環(huán)。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為， 新研制出來(lái)的鈉電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 可循環(huán)數(shù)百次。 去除陽(yáng)極并用鈉代替鋰， 使新型電池的生產(chǎn)過(guò)程變得更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。 **性的固態(tài)設(shè)計(jì)也提高了電池的安全性。