无阳极钠固态电池面世
发布日期:2024-10-10 浏览次数:
无阳极钠固态电池面世
首款无阳极钠固态电池问世。图片来源:物理学家组织网络
科技日报记者 刘霞
最近,美国科学家开发了世界上第一个无阳极钠固态电池。
图片来源:物理学家组织网络
科技日报记者 刘霞
美国科学家最近开发了世界上第一种无阳极钠固态电池。这一成果有助于为电动汽车和电网开发廉价且可快速充电的大容量电池。最新一期《自然与能源》杂志发表了相关研究论文。
锂电池已经成为电动汽车和移动设备的标准,但是它们的性能受到许多因素的限制。第一,地壳中锂的储量是有限的。此外,锂离子电池的需求急剧增加,导致锂价格上涨。而且钠在地壳中的储量约为锂的1000倍,同时也是一种更加环保的电池材料。
传统的电池结构包括阴极和阳极。阳极在充电过程中储存离子。离子体通过电解质从阳极流向集电器(阴极),在放电过程中为设备和汽车供电。而且在无阳极电池中,离子通过碱金属的电化学沉积直接储存在集电器表面。这一方法不仅提高了电池的电压和能量密度,而且降低了成本,但是也带来了新的挑战。
美国加州大学圣迭戈分校第一作者格雷森·戴伊谢尔解释说,电解质和集电器需要在无阳极电池中保持良好的接触。由于液体可以四处流动,而固体电解质不能做到,所以使用液体电解质很容易做到这一点。但是,在消耗活性材料的同时,液体电解质会产生固体电解质界面堆积物,从而导致电池性能下降。
为了解决这个问题,研究小组采取了不同的方法,开发了一种新的钠电池结构:它们使用具有类似液体流动性的固体铝粉来建造集电器。在电池组装过程中,铝粉在高压下变得致密,形成固体集电器,与电解质保持类似液体的接触,从而实现低成本、高效的充放电循环。
研究小组认为,新开发的钠电池结构稳定,可以循环数百次。用钠代替锂去除阳极,使新电池的生产工艺更加经济环保。新颖的固体设计也提高了电池的安全性。