鈉硫電池“夢想技術”又一大飛躍：新電池300次充放電后仍然穩定

德克薩斯大學奧斯汀分校的工程師們創造的鈉硫電池，解決了阻礙該技術在商業上可行的最大障礙之一。這些電池可為幾乎從智能手機到電動汽車的所有設備提供動力。

鈉和硫作為未來電池生產的有競爭力的材料脫穎而出，因為它們比鋰和鈷等材料更便宜、更廣泛，且后者也有環境污染等問題。正因為如此，研究人員在過去20年里一直致力于使室溫下的鈉基電池變得可行。

德克薩斯材料研究所主任和沃克機械工程系教授Arumugam Manthiram說：“我稱它為夢想技術，因為鈉和硫儲量豐富，對環境無害的，且成本非常低。隨著電氣化的擴大和未來對可再生能源存儲需求的增加，成本和可負擔性將是唯一的主導因素。”

在奧斯汀大學最近的兩項鈉電池進展中，研究人員調整了電解質的構成。電解質是促進離子在陰極和陽極之間來回移動以刺激電池充電和放電的液體。他們解決了鈉電池中常見的問題，即在陽極上生長出的針狀結構，這種結構可能導致電池迅速退化、短路甚至起火或爆炸。

在以前的鈉硫電池的電解液中，由硫形成的中間化合物會溶解在液體電解液中，并在電池內的兩個電極之間遷移。這種移動會導致材料的損失、元件的退化以針狀結構的形成。

研究人員創造了一種電解質，防止硫磺溶解，從而解決了這個問題。這使得電池的生命周期增加，在300次充放電循環中顯示出穩定的性能。新的電池電解質用了一種惰性的的溶劑稀釋濃鹽溶液。研究人員發現，這樣的電解液可以防止電極上不必要的反應，從而延長了電池的壽命。

研究人員計劃在他們的基礎上，用更大的電池進行測試，看看它是否能適用于電動汽車和風能、太陽能等可再生資源的存儲等技術。

該研究論文題為"Stable Dendrite-Free Sodium-Sulfur Batteries Enabled by a Localized High-Concentration Electrolyte"，已發表在《美國化學學會雜志》期刊上。主要作者為德克薩斯材料研究所的博士后研究員Jiarui He和Woochul Shin。

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參考資料：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08851

標簽： 硫電池 技術