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鈉硫電池“夢(mèng)想技術(shù)”又一大飛躍：新電池300次充放電后仍然穩(wěn)定
時(shí)間:2021-12-08 11:49來(lái)源:前瞻網(wǎng) 作者:綜合報(bào)道
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德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的工程師們創(chuàng)造的鈉硫電池，解決了阻礙該技術(shù)在商業(yè)上可行的最大障礙之一。這些電池可為幾乎從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車(chē)的所有設(shè)備提供動(dòng)力。
鈉和硫作為未來(lái)電池生產(chǎn)的有競(jìng)爭(zhēng)力的材料脫穎而出，因?yàn)樗鼈儽蠕嚭外挼炔牧细阋恕⒏鼜V泛，且后者也有環(huán)境污染等問(wèn)題。正因?yàn)槿绱耍芯咳藛T在過(guò)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(jī)械工程系教授Arumugam Manthiram說(shuō)：“我稱(chēng)它為夢(mèng)想技術(shù)，因?yàn)殁c和硫儲(chǔ)量豐富，對(duì)環(huán)境無(wú)害的，且成本非常低。隨著電氣化的擴(kuò)大和未來(lái)對(duì)可再生能源存儲(chǔ)需求的增加，成本和可負(fù)擔(dān)性將是唯一的主導(dǎo)因素。”
在奧斯汀大學(xué)最近的兩項(xiàng)鈉電池進(jìn)展中，研究人員調(diào)整了電解質(zhì)的構(gòu)成。電解質(zhì)是促進(jìn)離子在陰極和陽(yáng)極之間來(lái)回移動(dòng)以刺激電池充電和放電的液體。他們解決了鈉電池中常見(jiàn)的問(wèn)題，即在陽(yáng)極上生長(zhǎng)出的針狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)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(huì)溶解在液體電解液中，并在電池內(nèi)的兩個(gè)電極之間遷移。這種移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致材料的損失、元件的退化以針狀結(jié)構(gòu)的形成。
研究人員創(chuàng)造了一種電解質(zhì)，防止硫磺溶解，從而解決了這個(gè)問(wèn)題。這使得電池的生命周期增加，在300次充放電循環(huán)中顯示出穩(wěn)定的性能。新的電池電解質(zhì)用了一種惰性的的溶劑稀釋濃鹽溶液。研究人員發(fā)現(xiàn)，這樣的電解液可以防止電極上不必要的反應(yīng)，從而延長(zhǎng)了電池的壽命。
研究人員計(jì)劃在他們的基礎(chǔ)上，用更大的電池進(jìn)行測(cè)試，看看它是否能適用于電動(dòng)汽車(chē)和風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生資源的存儲(chǔ)等技術(shù)。
該研究論文題為"Stable Dendrite-Free Sodium-Sulfur Batteries Enabled by a Localized High-Concentration Electrolyte"，已發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)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。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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