钠硫电池未来有望取代现在广泛使用的锂电池

美国科学家在最新一期《美国化学学会杂志》上发表论文称,他们研制出一种新式钠硫电池,解决了同类电池普遍面临的枝晶等问题,使电池寿命更长——历经300次充放电仍然性能稳定。最新研究是钠硫电池商业化道路上的一个重要里程碑,这种电池未来有望取代现在广泛使用的锂电池。

锂离子电池目前广泛应用于智能手机和电动汽车等领域,但生产锂电池的原材料锂和钴不仅储量有限,而且会对环境产生一定的负面影响,包括使用大量地下水、污染土壤和水源、碳排放高等。而钠和硫等材料更便宜、更容易获得(钠可从海洋中获得)且更环保。鉴于此,过去20年中,研究人员一直致力于研究能在室温下工作的钠基电池。

最新研究负责人、美国得克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所所长阿鲁姆甘·曼提拉姆教授说:“钠和硫含量丰富,对环境无害,而且成本更低,钠硫电池堪称一种‘梦想电池’。”

在曼提拉姆团队近期开展的两项钠电池研究中,科学家们调整了电解液的组成,有助离子在阴极和阳极之间来回移动,刺激电池的充电和放电。此外,他们还攻克了钠电池中的常见问题——电池阳极上会生长出针状结构树枝晶,导致电池迅速老化、出现短路,甚至起火爆炸。

研究人员解释说,在以前的钠硫电池电解液中,由硫形成的中间化合物会溶解在电解液中,并在电池内的两个电极之间穿梭,导致材料损失、部件退化和枝晶形成。而他们调配的新电解液采用惰性(不参与化学反应)溶剂稀释浓盐溶液,从而使电解液保持“半溶解”状态。结果表明,新电解液可以防止硫溶解,从而解决了穿梭和枝晶问题。这使电池的寿命更长,历经300次充放电循环仍表现出稳定的性能。

过去一年,锂价飞涨,人们对锂电池替代品的呼声日益高涨。研究人员计划在这一突破的基础上,用更大的电池进行测试,观察其能否应用于电动汽车以及风能、太阳能等可再生能源的储存。(科技日报 记者刘霞)

关键词： 电池 钠硫 锂电池 性能