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鈉鎂材料開發(fā)蓄電池可以替代鋰電池?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1045次  |  2019年05月08日  

鋰電池目前已獲得廣泛應(yīng)用,但其具有明顯的缺點(diǎn),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(tài)電解液,易燃易爆,安全風(fēng)險(xiǎn)較大。在瑞士國(guó)家科研基金會(huì)的支持下,瑞士聯(lián)邦材料研究所、日內(nèi)瓦大學(xué)、保羅謝爾研究所自2015年起聯(lián)合展開了一項(xiàng)科研項(xiàng)目,嘗試用鈉鎂材料替代鋰開發(fā)蓄電池,取得階段性成果。


科研團(tuán)隊(duì)提出一種全固體蓄電池設(shè)計(jì),電池中使用的是固體電解質(zhì)而不是一般常用的液態(tài)電解質(zhì),這種固態(tài)電解質(zhì)是具有晶體結(jié)構(gòu)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(yùn)動(dòng),由帶正電荷的離子在電池電極間的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電流。


根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在常溫(攝氏20度)下,鈉離子即可在固體電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng),而且固體電解質(zhì)不會(huì)燃燒,并在攝氏300度環(huán)境下仍保持化學(xué)穩(wěn)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(chǔ)存電能的密度比鋰電池小,但在對(duì)儲(chǔ)能單元體積要求不高的場(chǎng)合仍具有替代鋰電池的可能,因此這一結(jié)果具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。


針對(duì)鎂材料開發(fā)的固體電解質(zhì)也具有良好性能,鎂離子在攝氏70度條件下可在其中運(yùn)動(dòng)。相比早期的一些研究結(jié)果,獲得同樣的導(dǎo)電性能需要攝氏400度的條件,科研人員認(rèn)為是在正確的方向上取得了重大進(jìn)步,展示了進(jìn)一步改進(jìn)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(xué)穩(wěn)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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