一个来自美国储能转换实验室的研究小组,创造出世界上第一款无阳极的钠固态电池。
LESC(能源存储和转换实验室 )认为,该研究为电动汽车和电网存储带来了廉价、快速充电、高容量电池的现实。这种新的钠电池结构,可稳定循环数百次。小组的研究结果发表在最新一期的《自然能源》(Nature Energy) 杂志上。
该该研究的主要参与者、加州大学圣地亚哥分校的格雷森·迪舍尔表示: 虽然以前有过钠电池、固态电池和无阳极电池,但到目前为止还没有人能够成功地将这三种机理结合起来。
LESC表示,通过去除阳极并使用钠取代锂,这种新型电池的生产成本将更低廉,更环保。通过它的固态设计,电池也将是安全和强大的。
为了制造出具有锂电池能量密度的钠电池,该团队需要发明一种新的钠电池结构。
传统的电池有一个阳极来储存电池充电时的离子。当电池使用时,离子从阳极通过电解液流到阴极。
无阳极电池将离子直接存储在集电器上的碱金属的电化学沉积上。这种方法可以实现更高的电池电压、更低的电池成本和更高的能量密度。同时,也具有技术挑战。
在任何无阳极电池中,电解质和集流器之间都需要有良好的接触使用液态电解质时,这通常非常容易,因为液体可以到处流动并湿润每个表面。固体电解质不能做到这一点。
然而,液态电解质会造成固态电解液间相的堆积,同时会不断消耗活性材料,从而降低电池的有效性。
为了克服这个问题,该团队用铝粉制造了一个电流收集器,它像液体一样流动,包围着电解质。
在电池组装过程中,粉末在高压下致密化,形成固体集流体,同时保持与电解质的液态接触,从而实现低成本和高效率的循环。
钠固态电池通常被视为未来技术,这项研究能通过证明它确实能很好地工作,甚至在某些情况下比锂电池更好,从而进一步推动钠领域的发展。
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