中國(guó)粉體網(wǎng)訊 據(jù)外媒報(bào)道,，圣路易斯華盛頓大學(xué)（Washington University in St. Louis）的Peng Bai實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出一種高效、穩(wěn)定的無(wú)負(fù)極鈉離子電池,。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，這種電池要小得多，而且成本更低,。
傳統(tǒng)的鋰離子電池由正極和負(fù)極組成,，二者都可以存儲(chǔ)鋰離子,；兩個(gè)電極之間有隔板,；離子通過(guò)電解液移動(dòng),。當(dāng)鋰離子從負(fù)極流向正極時(shí)，自由電子通過(guò)集流器流向需要供電的設(shè)備,，而鋰離子則通過(guò)隔板流向正極,。這一充電過(guò)程是可逆的，鋰離子也會(huì)從正極通過(guò)隔板到達(dá)負(fù)極,。
用鈉離子取代鋰離子，并取消負(fù)極的概念并不新鮮,。但研究人員表示,，這種無(wú)負(fù)極電池總是很快就失效，或者容量非常低,，或者需要對(duì)集流器進(jìn)行特殊處理,。由于枝晶生長(zhǎng)，無(wú)負(fù)極電池往往很不穩(wěn)定,。以往,，這被歸咎于堿金屬的反應(yīng)性，在無(wú)負(fù)極電池中，也就是金屬鈉,。
在新電池設(shè)計(jì)中,，負(fù)極側(cè)只用一層銅箔作為集流器，即電池中沒(méi)有活性負(fù)極材料,。鈉離子不是流動(dòng)到負(fù)極,，而是被轉(zhuǎn)化為金屬，直到再返回正極,。首先,，它們將自己鍍?cè)阢~箔上，等到需要回到正極時(shí),，它們又溶解了,。研究人員Bingyuan Ma表示：“據(jù)我們觀察，電池中沒(méi)有形成枝晶,。而且,，鈉離子沉積物平整，帶有金屬光澤,。關(guān)于這種堿金屬,，我們從來(lái)沒(méi)有觀察到過(guò)這種生長(zhǎng)模式�,！�
研究人員開(kāi)發(fā)的是一種獨(dú)特的透明微管電池,，可以從新的視角觀察電池。傳統(tǒng)上,，必須將電池打開(kāi),，才能檢測(cè)其中存在的問(wèn)題。但是,，這種后發(fā)式觀察的作用有限,。Bai表示：“電池的不穩(wěn)定性都是在運(yùn)行過(guò)程中累積形成的。真正重要的是,，動(dòng)態(tài)過(guò)程中的不穩(wěn)定因素,，但這是沒(méi)有辦法表征的�,！蓖ㄟ^(guò)觀察透明無(wú)負(fù)極微管電池,，“我們可以清楚地看到，如果不好好控制電解液,，你會(huì)發(fā)現(xiàn)各種不穩(wěn)定因素,。”包括枝晶的形成,。
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),，這要?dú)w結(jié)于電解液中有多少水,。堿金屬可以與水反應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)嘗試減少水含量,。在觀察電池的運(yùn)行過(guò)程中,，研究人員發(fā)現(xiàn)光滑的、有光澤的鈉沉積物,。正是材料的光滑性,，消除了枝晶形成的可能性。Bai表示：“我們對(duì)微管電池進(jìn)行檢測(cè),，并發(fā)現(xiàn)電解液的干燥過(guò)程更長(zhǎng),。大家都在談?wù)撾姵刂械暮浚谝郧暗难芯恐�,，人們通常認(rèn)為,，水的數(shù)量只是需要注意的一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。實(shí)際上,，這是關(guān)鍵所在,。
“含水量必須低于百萬(wàn)分之十。正是認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),，才制造出了微管電池,，而且是工作電池。從性能上看,，這種電池類似于標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池,，但是因?yàn)闆](méi)有負(fù)極，所占用的空間要少得多,�,！�
研究人員表示，電動(dòng)汽車(chē)中有四分之一的成本來(lái)自于電池,。鈉離子電池的能量密度與鋰離子電池相當(dāng),，但使用的是比鋰更常見(jiàn)的金屬，而且因?yàn)闆](méi)有負(fù)極,，比目前的鋰離子電池更小,，成本更低。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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