瑞士尝试用钠镁材料替代锂开发蓄电池
2017/05/19
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锂电池目前已获得广泛应用，但其具有明显的缺点，一是含锂的材料来源有限，二是目前锂电池中使用可燃的液态电解液，易燃易爆，安全风险较大。在瑞士国家科研基金会的支持下，瑞士联邦材料研究所、日内瓦大学、保罗谢尔研究所自2015年起联合展开了一项科研项目，尝试用钠镁材料替代锂开发蓄电池，取得阶段性成果。
科研团队提出一种全固体蓄电池设计，电池中使用的是固体电解质而不是一般常用的液态电解质，这种固态电解质是具有晶体结构的含纳离子或镁离子的化合物，钠离子和镁离子可在其中运动，由带正电荷的离子在电池电极间的运动实现电子的转移产生电流。根据实验结果，在常温(摄氏20度)下，钠离子即可在固体电解质中运动，而且固体电解质不会燃烧，并在摄氏300度环境下仍保持化学稳定性，因此安全性大大增加。因钠元素材料的来源广泛，与锂材料相比几乎是无限的。虽然钠材料制成的电池储存电能的密度比锂电池小，但在对储能单元体积要求不高的场合仍具有替代锂电池的可能，因此这一结果具有很重要的应用价值。
针对镁材料开发的固体电解质也具有良好性能，镁离子在摄氏70度条件下可在其中运动。相比早期的一些研究结果，获得同样的导电性能需要摄氏400度的条件，科研人员认为是在正确的方向上取得了重大进步，展示了进一步改进的潜力和可行性。考虑到镁离子比锂离子携带的电荷多一倍，材料来源较多，化学稳定性更好，用镁取代锂作为电池材料具有更加诱人的前景。