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重大突破!科学家研发新型钠离子导体 大大提高固态电池效率与寿命

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  财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,据报道,一组研究人员为固态钠离子电池设计并制造了一种新的钠离子导体,这种导体在与更高压的氧化物阴极结合时是稳定的。而且这种新的固体电解质可以极大地提高此类电池的效率和寿命。

  据悉,用这种新材料制造的概念电池可循环使用超过1000次,同时保持高达89.3%的容量,这是迄今为止其他固态钠电池无法比拟的性能。该研究成果已于本月23日被刊登在了知名科学期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。

  相对而言,固态电池拥有更安全、更便宜、更耐用的前景。钠离子化学尤其有希望,因为钠成本低且储量丰富,而锂离子电池所需的锂则要付出高昂的环境成本。上述研究的目标是制造可用于大规模电网储能应用的电池,特别是储存可再生能源产生的电力,以缓解高峰需求。

  加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授、该研究论文作者之一Shirley Meng说:“工业界希望电池每千瓦时的成本为30至50美元,约为目前成本的三分之一至五分之一。我们不到那里是不会停下来的。”

  通过在计算和实验之间快速迭代,研究人员确定了一类由钠、钇、锆和氯化物组成的卤化物钠导体。他们将这种材料命名为NYZC,它既具有电化学稳定性,又与用于更高电压钠离子电池的氧化物阴极具有化学相容性。

  NYZC由Na3YCl6组成,这是一种比较普通的材料,而且还是一种很差的钠导体。研究人员尝试使用锆代替钇,因为它会产生空位并增加电池单元的体积,这两种方法可以增加钠离子的传导。

  

  研究人员还注意到,随着体积的增加,这种新材料中锆离子和氯离子的结合会发生旋转运动,导致钠离子有更多的传导途径。除了导电性增加外,卤化物材料比目前用于固态钠电池的材料也稳定得多。

  接下来,研究人员将继续探索这些卤化物材料的其他替代品,并提高电池的总体功率密度,同时努力扩大制造过程。他们认为,“这些发现突出了卤化物离子导体在固态钠离子电池应用中的巨大潜力。”

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