目前，鋰離子電池在電池技術(shù)方面占據(jù)著最重要的地位，但其價(jià)格比較昂貴，并且電池中含有易燃液體，可能會(huì)造成安全隱患。為了滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的用于電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源儲(chǔ)存的電池的需求，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（Empa）和瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）的研究人員，設(shè)計(jì)了一種被稱(chēng)為“全固態(tài)”的新型電池。

新的固體鈉電池的組成

這種電池在能夠儲(chǔ)存更多電量的同時(shí)，還保持了其安全性和可靠性。此外，電池是以鈉為基礎(chǔ)的，鈉是鋰的廉價(jià)替代品。這種新穎的電池原型在EnergyandEnvironmentalScience雜志中有介紹。

所有的電池都是由陽(yáng)極（負(fù)極）、陰極（正極）和電解質(zhì)溶液組成的。當(dāng)鋰離子電池充電時(shí)，鋰離子會(huì)離開(kāi)陰極并移向陽(yáng)極。為了防止形成鋰枝晶（鋰枝晶是一種能引起電池短路的微觀石筍，可能引起電池?fù)p壞），商用電池中的陽(yáng)極是由石墨制成的而不是由金屬鋰制成的，盡管金屬鋰這種超輕金屬會(huì)增加可儲(chǔ)存的能量。

當(dāng)開(kāi)始生產(chǎn)增強(qiáng)型電池時(shí)，Empa和UNIGE的研究人員決定使用鈉來(lái)取代鋰，同時(shí)采用固體電解質(zhì)而不是傳統(tǒng)的液體電解液，以提高電池的充電速度、儲(chǔ)存容量和安全性。通過(guò)物理方法阻擋枝晶的形成，固體電解質(zhì)應(yīng)該允許它們利用金屬陽(yáng)極，使得可以在保證安全的同時(shí)存儲(chǔ)更多的能量。

“但是，我們?nèi)孕枵业揭环N合適的固體離子導(dǎo)體，它不僅要無(wú)毒，而且還要具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可以使鈉容易在陽(yáng)極和陰極之間移動(dòng)，”在UNIGE理學(xué)院的物理化學(xué)系的HansHagemann教授說(shuō)。研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為氯硼烷的硼基物質(zhì)可以使鈉離子自由循環(huán)。此外，由于氯硼烷是一種無(wú)機(jī)導(dǎo)體，因此其消除了充電時(shí)有機(jī)電解液會(huì)引起電池燃燒的危險(xiǎn)。

Empa的能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)材料研究員兼UNIGE科學(xué)院物理化學(xué)系博士生LéoDuchêne解釋道：“目前存在的難題是：如何在電池的三層結(jié)構(gòu)之間建立緊密的接觸：由固體金屬鈉組成的陽(yáng)極;由混合的氧化鉻鈉組成的陰極;由氯硼烷組成的電解質(zhì)。研究人員的解決這一問(wèn)題的方案是：在添加氧化鉻鈉粉末之前，將部分電池電解質(zhì)溶解在溶劑中。一旦溶劑蒸發(fā)，研究人員便將陰極粉末復(fù)合物與電解質(zhì)和陽(yáng)極堆疊在一起，壓縮各個(gè)層以形成電池。

科學(xué)家經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)：超過(guò)250次充放電循環(huán)之后的電池，其電量容量的85％仍然是正常的。研究人員說(shuō)：“但是在電池投入市場(chǎng)之前需要1200個(gè)周期，此外，我們還需要在室溫下測(cè)試電池，以確認(rèn)在增加電壓的同時(shí)是否會(huì)形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)。為此，我們也將繼續(xù)對(duì)其做出更深入的探討。”