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加州大學研發新型鈉離子固態電池:能夠做到穩定高壓長壽命

2 月 24 日訊息 據外媒 SciTechDaily 報道,來自加州大學聖地亞哥分校和聖塔芭芭拉加利福尼亞大學的研究人員們設計並製造了一種新的鈉離子導體,用於製作固態鈉離子電池。這種導體在與更高壓的氧化物陰極結合時可以保持穩定的電量儲存。這種新型固體電解質可以顯著提高這類電池的效率和壽命,用這種新材料製造的實驗性電池可以持續 1000 次迴圈,同時保持 89.3% 的容量,這是迄今為止常規的固態鈉電池所無法比擬的效能。

該研究成果已於本月 23 日被刊登在了知名科學期刊《自然通訊》(Nature Communications)上。

瞭解到,在研究過程中,由來自加州大學奈米工程學的研究人員進行了一系列的計算機模擬,這些模擬由一個機器學習模型來完成,篩選出可以作為氧化物陰極的固態電池的化學成分組合。一旦某種材料被選為合適的候選材料,研究小組就對其進行實驗製作、測試和表徵,以確定其化學效能和穩定性。通過計算和實驗之間的快速迭代,研究小組確定了一類由鈉、釔、鋯和氯化物組成的導體。這種導體的材料結構被命名為 NYZC,它不僅穩定性好,而且與高壓鈉離子電池的氧化物陰極具有較好的化學相容性。

加州大學聖地亞哥分校奈米工程教授、該研究論文作者之一的孟雪莉(Shirley Meng)說:“電池生產商希望電池每千瓦時的成本為 30 至 50 美元(約 194 元人民幣至 323 元人民幣),約為目前成本的三分之一至五分之一。我們不做到那一步是不會停下來的。”

固態電池擁有更安全、更便宜、更耐用的前景。鈉離子化學尤其有希望,因為鈉成本低且儲量豐富,而鋰離子電池所需的鋰則要付出高昂的環境成本。上述研究的目標是製造可用於大規模電網儲能應用的電池,特別是儲存可再生能源產生的電力,以緩解城市高峰期用電需求。