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有效解决碳酸盐堵塞,新型高能效全固态钠空气电池问世

2024-05-31 09:55:34
来源:科技日报 作者:张佳欣 评论:0

  韩国浦项科技大学材料科学与工程系研究团队成功开发出一种高容量、高效率的全固态钠空气电池,无须特殊设备就能可逆地利用钠(Na)和空气。相关论文发表在最新一期《自然·通讯》杂志上。

  蓄电池在电动汽车和储能系统等绿色技术中具有广泛应用。“金属—空气电池”被称为下一代高容量蓄电池,可从地球上的氧气和金属等丰富资源中获取电力。但金属和氧气反应的副产品中有碳酸盐,会堵塞反应通道,阻碍氧气进一步反应,从而影响了电池效率。

  为解决这个问题,金属—空气电池通常需要额外设备,如氧气渗透膜,以净化氧气或选择性地利用大气中的氧气。

  在本研究中,团队使用了一种名为NASICON的固体电解质。NASICON由钠、硅(Si)和锆(Zr)等元素组成,能在固体中进行离子移动,同时表现出很高的电化学性能和化学稳定性,有效解决了碳酸盐堵塞问题。

  利用这种固体电解质可使钠金属电极免受空气影响,并促进碳酸盐分解,无须额外特殊设备来过滤氧气。碳酸盐参与的可逆电化学反应可提高工作电压,从而提高电池的能量密度,同时显著降低充电和放电过程中的电压间隙,提高了能源效率。

  研究人员表示,这种基于固体电解质的电池平台可在环境条件下保持稳定,提供宽电压范围,有望引领全固态金属-空气电池步入“下一代”。

  总编辑圈点:

  金属—空气电池构造原理其实与干电池相似,不同之处在于它以电极电位较负的金属,如镁、铝、锌、钠等作负极,以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质。这种电池价格低且稳定可靠,原料也几乎随处可见。然而这种电池至今未普及,是因为它存在一些致命缺陷。现在,研究人员设计出了解决碳酸盐堵塞的方法,而这攻克了高能金属-空气电池开发中的一个长期难题。

(责任编辑:韩梦晨)

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