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瑞士擬用鈉鎂材料替代鋰開發蓄電池

鉅大LARGE  |  點擊量:648次  |  2019年02月24日  

鋰電池目前已獲得廣泛應用,但其具有明顯的缺點,一是含鋰的材料來源有限,二是目前鋰電池中使用可燃的液態電解液,易燃易爆,安全風險較大。在瑞士國家科研基金會的支持下,瑞士聯邦材料研究所、日內瓦大學、保羅謝爾研究所自2015年起聯合展開了一項科研項目,嘗試用鈉鎂材料替代鋰開發蓄電池,取得階段性成果。


科研團隊提出一種全固體蓄電池設計,電池中使用的是固體電解質而不是一般常用的液態電解質,這種固態電解質是具有晶體結構的含鈉離子或鎂離子的化合物,鈉離子和鎂離子可在其中運動,由帶正電荷的離子在電池電極間的運動實現電子的轉移產生電流。


根據實驗結果,在常溫(攝氏20度)下,鈉離子即可在固體電解質中運動,而且固體電解質不會燃燒,并在攝氏300度環境下仍保持化學穩定性,因此安全性大大增加。因鈉元素材料的來源廣泛,與鋰材料相比幾乎是無限的。雖然鈉材料制成的電池儲存電能的密度比鋰電池小,但在對儲能單元體積要求不高的場合仍具有替代鋰電池的可能,因此這一結果具有很重要的應用價值。


針對鎂材料開發的固體電解質也具有良好性能,鎂離子在攝氏70度條件下可在其中運動。相比早期的一些研究結果,獲得同樣的導電性能需要攝氏400度的條件,科研人員認為是在正確的方向上取得了重大進步,展示了進一步改進的潛力和可行性。考慮到鎂離子比鋰離子攜帶的電荷多一倍,材料來源較多,化學穩定性更好,用鎂取代鋰作為電池材料具有更加誘人的前景。

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