瑞士嘗試用鈉鎂材料替代鋰開發(fā)蓄電池
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(lái)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)的含納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(lái)源廣泛，與鋰材料相比幾乎是無(wú)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(lái)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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