目前，鋰離子電池在電池技術(shù)方面占據(jù)著最重要的地位，但其價格比較昂貴，并且電池中含有易燃液體，可能會造成安全隱患。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用于電動汽車和可再生能源儲存的電池的需求，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實驗室（Empa）和瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）的研究人員，設(shè)計了一種被稱為“全固態(tài)”的新型電池。

新的固體鈉電池的組成

這種電池在能夠儲存更多電量的同時，還保持了其安全性和可靠性。此外，電池是以鈉為基礎(chǔ)的，鈉是鋰的廉價替代品。這種新穎的電池原型在EnergyandEnvironmentalScience雜志中有介紹。

所有的電池都是由陽極（負(fù)極）、陰極（正極）和電解質(zhì)溶液組成的。當(dāng)鋰離子電池充電時，鋰離子會離開陰極并移向陽極。為了防止形成鋰枝晶（鋰枝晶是一種能引起電池短路的微觀石筍，可能引起電池?fù)p壞），商用電池中的陽極是由石墨制成的而不是由金屬鋰制成的，盡管金屬鋰這種超輕金屬會增加可儲存的能量。

當(dāng)開始生產(chǎn)增強型電池時，Empa和UNIGE的研究人員決定使用鈉來取代鋰，同時采用固體電解質(zhì)而不是傳統(tǒng)的液體電解液，以提高電池的充電速度、儲存容量和安全性。通過物理方法阻擋枝晶的形成，固體電解質(zhì)應(yīng)該允許它們利用金屬陽極，使得可以在保證安全的同時存儲更多的能量。

“但是，我們?nèi)孕枵业揭环N合適的固體離子導(dǎo)體，它不僅要無毒，而且還要具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可以使鈉容易在陽極和陰極之間移動，”在UNIGE理學(xué)院的物理化學(xué)系的HansHagemann教授說。研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為氯硼烷的硼基物質(zhì)可以使鈉離子自由循環(huán)。此外，由于氯硼烷是一種無機導(dǎo)體，因此其消除了充電時有機電解液會引起電池燃燒的危險。

Empa的能量轉(zhuǎn)換實驗材料研究員兼UNIGE科學(xué)院物理化學(xué)系博士生LéoDuchêne解釋道：“目前存在的難題是：如何在電池的三層結(jié)構(gòu)之間建立緊密的接觸：由固體金屬鈉組成的陽極;由混合的氧化鉻鈉組成的陰極;由氯硼烷組成的電解質(zhì)。研究人員的解決這一問題的方案是：在添加氧化鉻鈉粉末之前，將部分電池電解質(zhì)溶解在溶劑中。一旦溶劑蒸發(fā)，研究人員便將陰極粉末復(fù)合物與電解質(zhì)和陽極堆疊在一起，壓縮各個層以形成電池。

科學(xué)家經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)：超過250次充放電循環(huán)之后的電池，其電量容量的85％仍然是正常的。研究人員說：“但是在電池投入市場之前需要1200個周期，此外，我們還需要在室溫下測試電池，以確認(rèn)在增加電壓的同時是否會形成樹枝狀結(jié)構(gòu)。為此，我們也將繼續(xù)對其做出更深入的探討?！?/p>