中國粉體網(wǎng)訊 據(jù)外媒報道,，圣路易斯華盛頓大學(xué)（Washington University in St. Louis）的Peng Bai實驗室開發(fā)出一種高效,、穩(wěn)定的無負極鈉離子電池。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極組成,，二者都可以存儲鋰離子；兩個電極之間有隔板,；離子通過電解液移動,。當鋰離子從負極流向正極時，自由電子通過集流器流向需要供電的設(shè)備,，而鋰離子則通過隔板流向正極。這一充電過程是可逆的,，鋰離子也會從正極通過隔板到達負極,。
用鈉離子取代鋰離子,，并取消負極的概念并不新鮮。但研究人員表示,，這種無負極電池總是很快就失效,，或者容量非常低，或者需要對集流器進行特殊處理,。由于枝晶生長，無負極電池往往很不穩(wěn)定,。以往,，這被歸咎于堿金屬的反應(yīng)性，在無負極電池中,，也就是金屬鈉。
在新電池設(shè)計中,，負極側(cè)只用一層銅箔作為集流器,，即電池中沒有活性負極材料,。鈉離子不是流動到負極,，而是被轉(zhuǎn)化為金屬，直到再返回正極,。首先，它們將自己鍍在銅箔上,，等到需要回到正極時,，它們又溶解了。研究人員Bingyuan Ma表示：“據(jù)我們觀察,，電池中沒有形成枝晶,。而且，鈉離子沉積物平整,，帶有金屬光澤,。關(guān)于這種堿金屬,，我們從來沒有觀察到過這種生長模式�,！�
研究人員開發(fā)的是一種獨特的透明微管電池,，可以從新的視角觀察電池,。傳統(tǒng)上，必須將電池打開,，才能檢測其中存在的問題,。但是，這種后發(fā)式觀察的作用有限,。Bai表示：“電池的不穩(wěn)定性都是在運行過程中累積形成的,。真正重要的是,，動態(tài)過程中的不穩(wěn)定因素，但這是沒有辦法表征的,�,！蓖ㄟ^觀察透明無負極微管電池，“我們可以清楚地看到,，如果不好好控制電解液,，你會發(fā)現(xiàn)各種不穩(wěn)定因素,�,！卑ㄖУ男纬伞�
從本質(zhì)上來說,，這要歸結(jié)于電解液中有多少水,。堿金屬可以與水反應(yīng)。研究團隊嘗試減少水含量,。在觀察電池的運行過程中,，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：“我們對微管電池進行檢測，并發(fā)現(xiàn)電解液的干燥過程更長,。大家都在談?wù)撾姵刂械暮浚谝郧暗难芯恐�,，人們通常認為,，水的數(shù)量只是需要注意的一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)。實際上,，這是關(guān)鍵所在。
“含水量必須低于百萬分之十,。正是認識到這一點,，才制造出了微管電池,，而且是工作電池。從性能上看,，這種電池類似于標準的鋰離子電池,，但是因為沒有負極，所占用的空間要少得多,。”
研究人員表示,，電動汽車中有四分之一的成本來自于電池,。鈉離子電池的能量密度與鋰離子電池相當,，但使用的是比鋰更常見的金屬，而且因為沒有負極,，比目前的鋰離子電池更小，成本更低,。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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