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提高性能、安全性的钠固态电池

时间:2022-12-15 08:35:09 来源:

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。

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