提高性能、安全性的钠固态电池

科学家们设计了一种新的钠基电池，该电池具有存储更多能量的潜力，同时保持较高的安全性和可靠性水平。来自Empa，瑞士联邦材料科学与技术实验室和瑞士日内瓦大学 (UNIGE) 的研究人员专注于 “固体” 电池的优势: 更快的充电以及增加的存储容量和提高的安全性。

被称为全固态的电池原型使用固体而不是液体电解质，该电解质通过阻止枝晶的形成而能够使用金属阳极，从而可以在保证安全性的同时存储更多的能量。“但我们仍然必须找到一种合适的固体离子导体，它既无毒，又化学和热稳定，这将使钠在阳极和阴极之间容易移动，” 来自UNIGE的Hans Hagemann说。

在发表在《能源与环境科学》杂志上的研究中，研究人员发现，一种硼基物质，一种硼硼烷，使钠离子能够自由循环。由于氯硼烷是一种无机导体，因此它消除了电池在充电时着火的风险。换句话说，它是一种具有许多有希望的特性的材料。UNIGE的Leo Duchene说: “困难在于在电池的三层之间建立密切接触者: 由固体金属钠组成的阳极，阴极，混合的氧化铬钠和电解质，氯硼烷。”

在加入氧化铬钠粉末之前，研究人员将部分电池电解质溶解在溶剂中。一旦溶剂蒸发，他们将阴极粉末复合材料与电解质和阳极堆叠在一起，压缩各层以形成电池。该项目负责人Arndt Remhof说: “我们在这里使用的电解质的电化学稳定性可以承受3伏电压，而先前研究的许多固体电解质在相同电压下会受到损坏。”

科学家们还测试了电池在250个充电和放电周期，之后85% 的能量容量仍在工作。“在电池投放市场之前，它需要1,200个周期。此外，我们仍然必须在室温下测试电池，以便我们可以确认是否形成树突，同时进一步提高电压，”研究人员补充说。