中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）的一組研究人員研發(fā)固態(tài)電解質(zhì)，可以使離子在鈉離子電池內(nèi)更高效地移動(dòng)。
研究人員將通過(guò)改變已知材料增強(qiáng)其導(dǎo)電性來(lái)解決鈉基設(shè)備的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
在電池化學(xué)內(nèi)用鈉代替鋰元素是科學(xué)家們的一直以來(lái)關(guān)注的解決方案之一，以試圖解決在未來(lái)維持儲(chǔ)能設(shè)備生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。
然而，要想在效率和其他性能因素方面與目前的鋰離子電池媲美，鈉電池仍然面臨著必須解決的挑戰(zhàn)。其中一個(gè)挑戰(zhàn)是鈉離子不能順利通過(guò)鋰離子電池常用的液體電解液。
日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）的研究人員想到一個(gè)有效解決問(wèn)題的方案，為鈉基電池研發(fā)一種新型固態(tài)電解質(zhì)，這種電解質(zhì)可以使鈉離子更簡(jiǎn)單的移動(dòng)，以制造出更有效且具有潛力的電池。
由日內(nèi)瓦大學(xué)教授Radovan Cerny帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)通過(guò)改變碳、硼和氫組成的材料的晶體結(jié)構(gòu)，這種材料被稱為氫化硼碳，為鈉電池創(chuàng)造了一種可行的電解質(zhì)，使離子可以更有效的移動(dòng)。該研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了電解質(zhì)，確定了電池以最佳方式運(yùn)行所需的壓力。
鋰的問(wèn)題
鋰離子電池已經(jīng)成為電池的標(biāo)準(zhǔn)，但在未來(lái)的設(shè)計(jì)中，鋰電池仍舊面臨一些挑戰(zhàn)。最重要的一點(diǎn)是，鋰是一種有限的自然資源。
鋰離子電池的液體電解液有時(shí)會(huì)從電池中泄漏出來(lái)，容易引起火災(zāi)或爆炸等危險(xiǎn)情況發(fā)生。
然而，鈉元素更容易獲得、更豐富，也更容易回收，鈉在未來(lái)電池化學(xué)中成為鋰的代替是一個(gè)很好的候選選項(xiàng)。而且，鈉也比鋰更加安全。
然而，研發(fā)鈉基電池對(duì)于科研家而言是一個(gè)全新的生產(chǎn)過(guò)程，日內(nèi)瓦大學(xué)理學(xué)院結(jié)晶學(xué)實(shí)驗(yàn)室Fabrizio Murgia教授在新聞聲明中解釋“研究人員不愿意使用不熟悉的技術(shù)。”
研究人員已經(jīng)提出了用鈉代替鋰的設(shè)計(jì)方案，并取得了不同程度上的成功。日內(nèi)瓦大學(xué)的研究人員研發(fā)一種新型固態(tài)電解質(zhì)，氫化硼酸鹽，它是硼和氫的組合，但結(jié)構(gòu)有所改變。
Cerny解釋，研究人員調(diào)整了碳?xì)浠鹚徕c的結(jié)構(gòu)，（sodium carbo-hydridoborate）的結(jié)構(gòu)，使其可以導(dǎo)電，有效地傳輸鈉離子。
Cerny表示，為了達(dá)到這一目的，研究團(tuán)隊(duì)在球磨機(jī)內(nèi)對(duì)化合物進(jìn)行高沖擊，產(chǎn)生高溫。這是一種節(jié)能方法，研究小組借鑒了水泥行業(yè)的方法，該行業(yè)廣泛使用這種方法。
研究人員在《ACS Applied Materials & Interfaces》雜志中發(fā)表了該項(xiàng)目的論文。
測(cè)試電解質(zhì)
研究人員測(cè)試了鈉基電池中的新型固態(tài)電解質(zhì)，確定了電解質(zhì)在電池中的位置，從而可以使其能夠在與電池正負(fù)電極（即陽(yáng)極和陰極）接觸的同時(shí)牢固地保持在原位。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要使用螺釘或彈簧施加適當(dāng)?shù)膲毫?，研究人員對(duì)此加以說(shuō)明。該團(tuán)隊(duì)對(duì)原型電池進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)理想的壓力應(yīng)該在400大氣壓左右，相當(dāng)于水下4,000米深處的壓力。他們說(shuō)，只需轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈螺絲就能施加這種最佳壓力。
發(fā)表在《Advanced Materials Interfaces》上的另一篇論文詳細(xì)描述了該研究團(tuán)隊(duì)在這方面的工作。
Murgia說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)的兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為鈉離子電池的大規(guī)模生產(chǎn)鋪平道路，從而為行業(yè)采用制定一條更簡(jiǎn)單的道路。
Murgia在新聞聲明中說(shuō)：“由于這些電池的重量稍微重了一些，它們可以用于為汽車提供動(dòng)力，制造電池的成本也有待評(píng)估，現(xiàn)在重要的是，行業(yè)意識(shí)到我們發(fā)現(xiàn)的材料是非常有意義的。”
中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)楊柳翻譯
