鈉金屬電池在 1,000 次循環後仍保留 91% 容量

昆士蘭大學的澳洲生物工程與納米技術研究所(AIBN)最近開發了一種新型固態電解質,這項技術有潛力促進電網規模的能源儲存發展。這種新材料已在鈉金屬電池(SMBs)中進行測試,顯示出良好的性能。在測試中,使用這種新材料的電池在 80°C(176°F)下運行超過 5,000 小時,並在 1,000 次充電循環後仍保留超過 91% 的容量。這一性能水平對於未來鈉金屬電池在儲存可再生能源方面的應用具有重要意義。

AIBN 的研究小組領導者張誠博士指出,「這種長期性能對於電網級別的能源儲存至關重要。」鈉金屬電池被視為鋰離子技術的潛在替代方案,因為鈉的成本低且資源豐富。然而,安全問題一直限制著其使用,主要是由於電池的電解質是導致問題的根源,傳統電池大多使用液體電解質,這些液體具易燃性。張博士解釋說,「這些液體易燃並且可能過熱,導致火災,這些情況在電動車和電動滑板車電池中屢見不鮮。」這些火災通常是由樹突的形成引發的,樹突是小而尖銳的金屬尖刺,可能在電池內部生長,導致短路。

為了解決這一安全問題,張博士和博士生周晨創造了一種新的固態電解質,稱為 P(Na3-EO7)-PFPE 的氟化嵌段聚合物。這種固體、類塑料的材料不易燃,並且設計用來抑制樹突的生長。研究人員將材料的內部結構設計為體心立方結構,這一結構創造了微觀隧道,使鈉離子能夠有效地通過材料。周晨表示,「通過調整佈局形成所謂的體心立方結構,我們能夠增強材料自然形成的隧道,使鈉離子能夠像在鋰電池中一樣平穩高效地移動,同時減少樹突等有害堆積的風險。」儘管高溫測試結果是一個里程碑,但研究團隊目前正專注於下一階段的研究,當前的目標是實現在室溫下的類似性能。

全球的研究人員正在加強對鈉金屬電池商業化的努力。最近,另外一項研究提出,基於鈉的固態電池最終能夠在室溫甚至是零下溫度下持續運行。該研究提高了鈉電池在現實條件下的標準。研究表明,厚鈉陰極在室溫下以及降至冰點時均能正常運作。東京科技大學的研究人員早前的研究顯示,通過對鈉離子電池陰極進行鋯摻雜,可以改善其循環穩定性。在進行測試時,他們發現使用改良陰極的硬幣型全電池在 300 次充放電循環後仍保留 60% 的容量。這些研究顯示了鈉電池技術的潛力,並可能成為未來可再生能源儲存的重要解決方案。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。