前幾天，根據(jù)國外媒體報道，鋰電池的發(fā)明者JohnGoodenough最近領導德克薩斯大學的一支研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種讓廉價、安全的鈉離子電池成為可能的關鍵元素。

我們都知道，電池主要由三部分所組成，分別是陽極、陰極和電解質(zhì)。電解質(zhì)當中的化學反應可致使電子在帶負電荷的陽極附近聚集，然后再流向帶正電荷的陰極。

相比目前被大范圍使用的鋰離子電池，鈉離子電池的性能、重量和安全性都要差很多。但經(jīng)過多年的研發(fā)，Goodenough認為他發(fā)現(xiàn)了一種可以改變這一切的陰極材料，名叫Eldfellite。這是一種廉價的礦物質(zhì)，并且沒有毒性。

“這項發(fā)現(xiàn)的核心是這種材料的基本結構，我們希望用它來鼓勵開發(fā)者發(fā)現(xiàn)可用于未來鈉離子電池研發(fā)的更好材料。”Goodenough實驗室研究者preetamSingh說道，“我們認為這種陰極材料提供了一個非常好的基礎結構，最終可讓鈉電池真正實現(xiàn)商業(yè)應用。”

今天，來自韓國的一支研究團隊近日展示了新型常溫且高能量密度的鈉離子可充電電池，采用了基于二氧化硫的無機熔融復合物陰極電解質(zhì)，可以同時充當鈉離子導電解質(zhì)和陰極材料。

根據(jù)陰極電解液和碳電極的質(zhì)量總和，新款鈉離子電池組的放電容量為153毫安時/克，工作電壓為3伏特；電池組在大電流條件下充放電性能優(yōu)良，充放電循環(huán)表現(xiàn)也非常出眾，能夠超過300次。特別值得注意的是，新型無機液體電解質(zhì)具有耐燃性和自主重構特點，有助于加速鈉離子可充電電池組的商業(yè)化進程。

研究人員構建了包含2032個鈉-二氧化硫扣式單元的電池組，使用鈉材料金屬陽極和多空碳陰極，液態(tài)電解質(zhì)材料為氯化鋁鈉和二氧化硫復合溶液。基于放電速率0.1庫侖的碳陰極，電池單元的放電容量大約為1800毫安時/克（或者4.1毫安時/平方厘米），該數(shù)值和常規(guī)商用鋰離子電池組（3-5毫安時/平方厘米）基本相當，比之前報道的鋰氧電池和鈉氧電池組性能要優(yōu)越很多。即便是在放電速率5庫侖的高電流密度狀況下，鈉-二氧化硫電池組的放電容量也能夠達到897毫安時/克。

不過充放電之間的能量效率只有80%左右，這點還需要得到進一步改善。鈉-二氧化硫電池組在多次充放電循環(huán)之后，儲電容量衰減率相對較低；每次放電過程能量耗盡，而且高庫侖速率的大電流充放電條件下，100次循環(huán)之后儲電容量達到新電池組的75%。

電池單元化學過程是二氧化硫和四氯合鋁酸鈉之間的高度可逆氧化還原反應，氯化鋁鈉和二氧化硫構成的復合無機電解液確保了鈉-二氧化硫電池組的可靠性，從而在一個較長的使用周期內(nèi)安全性也得到保障。