与乔世璋团队从阴极材料着手的研究方向不同 , 美国的一支研究团队通过调整电解液的组成改善了钠硫电池的性能 , 能在历经300次充放电后保持性能稳定 。
此前 , 美国科学家在《美国化学学会杂志》上发表论文称 , 他们研制出了一种新式钠硫电池 。 通过调整电解液的组成防止硫溶解 , 解决了钠电池普遍面临的穿梭和枝晶等问题 , 让电池的寿命更长、安全性更高 。
研究人员解释称 , 在以前的钠硫电池电解液中 , 由硫形成的中间化合物会溶解在电解液中 , 并在电池内的两个电极之间穿梭 , 导致材料损失、部件退化和枝晶形成 。 而他们调配的新电解液采用惰性(不参与化学反应)溶剂稀释浓盐溶液 , 从而使电解液保持“半溶解”状态 。
该研究负责人、美国得克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所所长阿鲁姆甘·曼提拉姆教授说:“钠和硫含量丰富 , 对环境无害 , 而且成本更低 , 钠硫电池堪称一种‘梦想电池’ 。 ”
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目前市面上主流的锂离子电池正面临原材料涨价、供应链不稳定的瓶颈 。 其主要材料锂和钴不仅储量短缺 , 而且开采过程会对环境产生一定的负面影响 , 包括使用大量地下水、污染土壤和水源、碳排放高等 。
而钠硫电池的主要材料钠和硫易得性更强 , 价格较低的同时也更环保 。 地球上钠元素的含量是锂元素的400多倍 , 且钠离子可以从海洋中提取 。 如果未来钠电池可以在一定程度上替代锂电池 , 那么电动汽车及其他电子产品的价格都会显著下降 。
虽然钠硫电池具有多方面的优势 , 但两个明显的缺陷阻碍了“梦想电池”走进现实 。 一方面 , 钠硫电池的原材料易燃 , 存在安全隐患;另一方面 , 由于常温下的硫导电性较差 , 导致其对使用环境的温度要求苛刻 。 正因如此 , 研究能在室温下工作的钠电池一直是研究人员努力的方向 。
【乔世璋|金属硫电池可充放电1万次:5-10年内有望成为储能新方式】目前 , 钠硫电池的应用主要集中在固定场景下的储能领域 , 包括削峰填谷、应急电源、风力发电等 , 全球已有上百座钠硫电池储能电站在运行 。
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