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钠硫|新“梦想电池”300次充放电保持稳定

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美国科学家在最新一期《美国化学学会杂志》上发表论文称 ， 他们研制出一种新式钠硫电池 ， 解决了同类电池普遍面临的枝晶等问题 ， 使电池寿命更长——历经300次充放电仍然性能稳定 。 最新研究是钠硫电池商业化道路上的一个重要里程碑 ， 这种电池未来有望取代现在广泛使用的锂电池 。
锂离子电池目前广泛应用于智能手机和电动汽车等领域 ， 但生产锂电池的原材料锂和钴不仅储量有限 ， 而且会对环境产生一定的负面影响 ， 包括使用大量地下水、污染土壤和水源、碳排放高等 。 而钠和硫等材料更便宜、更容易获得（钠可从海洋中获得）且更环保 。 鉴于此 ， 过去20年中 ， 研究人员一直致力于研究能在室温下工作的钠基电池 。
最新研究负责人、美国得克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所所长阿鲁姆甘·曼提拉姆教授说：“钠和硫含量丰富 ， 对环境无害 ， 而且成本更低 ， 钠硫电池堪称一种‘梦想电池’ 。 ”
在曼提拉姆团队近期开展的两项钠电池研究中 ， 科学家们调整了电解液的组成 ， 有助离子在阴极和阳极之间来回移动 ， 刺激电池的充电和放电 。 此外 ， 他们还攻克了钠电池中的常见问题——电池阳极上会生长出针状结构树枝晶 ， 导致电池迅速老化、出现短路 ， 甚至起火爆炸 。
研究人员解释说 ， 在以前的钠硫电池电解液中 ， 由硫形成的中间化合物会溶解在电解液中 ， 并在电池内的两个电极之间穿梭 ， 导致材料损失、部件退化和枝晶形成 。 而他们调配的新电解液采用惰性（不参与化学反应）溶剂稀释浓盐溶液 ， 从而使电解液保持“半溶解”状态 。 结果表明 ， 新电解液可以防止硫溶解 ， 从而解决了穿梭和枝晶问题 。 这使电池的寿命更长 ， 历经300次充放电循环仍表现出稳定的性能 。
过去一年 ， 锂价飞涨 ， 人们对锂电池替代品的呼声日益高涨 。 研究人员计划在这一突破的基础上 ， 用更大的电池进行测试 ， 观察其能否应用于电动汽车以及风能、太阳能等可再生能源的储存 。
编辑:张圣琪
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