財聯(lián)社（上海，編輯 黃君芝）訊，據(jù)報道，一組研究人員為固態(tài)鈉離子電池設(shè)計并制造了一種新的鈉離子導(dǎo)體，這種導(dǎo)體在與更高壓的氧化物陰極結(jié)合時是穩(wěn)定的。而且這種新的固體電解質(zhì)可以極大地提高此類電池的效率和壽命。
據(jù)悉，用這種新材料制造的概念電池可循環(huán)使用超過1000次，同時保持高達(dá)89.3%的容量，這是迄今為止其他固態(tài)鈉電池?zé)o法比擬的性能。該研究成果已于本月23日被刊登在了知名科學(xué)期刊《自然通訊》（Nature Communications）上。
相對而言，固態(tài)電池?fù)碛懈踩⒏阋恕⒏陀玫那熬啊ｂc離子化學(xué)尤其有希望，因為鈉成本低且儲量豐富，而鋰離子電池所需的鋰則要付出高昂的環(huán)境成本。上述研究的目標(biāo)是制造可用于大規(guī)模電網(wǎng)儲能應(yīng)用的電池，特別是儲存可再生能源產(chǎn)生的電力，以緩解高峰需求。
加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程教授、該研究論文作者之一Shirley Meng說：“工業(yè)界希望電池每千瓦時的成本為30至50美元，約為目前成本的三分之一至五分之一。我們不到那里是不會停下來的。”
通過在計算和實驗之間快速迭代，研究人員確定了一類由鈉、釔、鋯和氯化物組成的鹵化物鈉導(dǎo)體。他們將這種材料命名為NYZC，它既具有電化學(xué)穩(wěn)定性，又與用于更高電壓鈉離子電池的氧化物陰極具有化學(xué)相容性。
NYZC由Na3YCl6組成，這是一種比較普通的材料，而且還是一種很差的鈉導(dǎo)體。研究人員嘗試使用鋯代替釔，因為它會產(chǎn)生空位并增加電池單元的體積，這兩種方法可以增加鈉離子的傳導(dǎo)。
研究人員還注意到，隨著體積的增加，這種新材料中鋯離子和氯離子的結(jié)合會發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，導(dǎo)致鈉離子有更多的傳導(dǎo)途徑。除了導(dǎo)電性增加外，鹵化物材料比目前用于固態(tài)鈉電池的材料也穩(wěn)定得多。
接下來，研究人員將繼續(xù)探索這些鹵化物材料的其他替代品，并提高電池的總體功率密度，同時努力擴(kuò)大制造過程。他們認(rèn)為，“這些發(fā)現(xiàn)突出了鹵化物離子導(dǎo)體在固態(tài)鈉離子電池應(yīng)用中的巨大潛力。”
