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美科学家研发“分层糕点式”钠电池 解决枝晶困扰同时提高能量密度

来源:财联社 2021-12-08 15:22
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(上海,编辑 黄君芝)讯,当谈到未来能够提供更好性能的替代电池架构时,有许多令人兴奋的可能性,但通常也存在一个非常常见的障碍——枝晶。这阻碍了许多有前途的实验电池的性能,但德克萨斯大学奥斯汀分校的一个团队近期提出了一种特别环保的解决方案,他们利用了一种类似于分层糕点的新型制造技术。

据悉,这项研究的核心技术就是所谓的钠电池,这是一个有吸引力的提议,因为它们避开了当今电池中使用的锂和钴等重金属。

相比之下,钠价格低廉,储量丰富,是一种更环保的能源储存解决方案。但要使其性能达到当今锂离子电池的水平,还有些问题丞待解决,其中最主要的就是枝晶形成的问题。这些枝晶往往在阳极上形成,阳极是储存充电电池中的离子的电极,当设备循环时,可能导致其短路、过热或起火。

不过,德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员认为,他们已经找到了解决这个问题的办法,他们使用了一种名为碲化锑钠金属间化合物的复合材料作为阳极。它是由金属钠薄片卷在碲化锑粉末上,然后折叠起来形成的。这一过程不断重复以形成阳极材料,并导致高度均匀的钠原子分布,以减少枝晶形成的可能性。

该研究论文的第一作者David Mitlin说:“想想看,制作一种分层糕点,就像希腊菠菜皮塔(Spanakopita)。”

据称,这种复合材料不仅能防止枝晶的形成,还能提高钠电池的稳定性。科学家们注意到,它的理论能量密度比任何现有的钠离子阳极都要高,因此可能导致更大的存储容量,并使其能够以与锂离子电池相同的速度充电。

“我们基本上是在同时解决两个问题,”Mitlin补充说,“因为通常情况下,充电越快,这些枝晶就会长得越多。”科学家们已经为这项技术申请了专利,并在《先进材料》杂志上发表了他们的研究成果。

(来源:
财联社)

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