新型钠基固态电池可实现更快充电和更大容量

德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）的研究人员正在重新设计固态电池，以。当今锂离子电池所能达到的极限。他们的项目以一种新型钠超离子导体（NASICON）电解质为中心，这种电解质可以在不影响安全性的前提下实现更快的充电速度、更长的使用寿命和更低的成本。

传统的锂离子电池组依靠石墨阳极来储存有限数量的离子。改用金属锂或更便宜、更丰富的钠，可将能量密度提高 40%。但问题是，固态阳极需要固态电解质，而两者之间的刚性界面往往会形成空隙，使电池失效。部分液态阳极可以解决界面问题，但前提是整个系统保持稳定。

由客座研究员古斯塔夫-格雷贝尔（Gustav Graeber）领导的 BAM 团队已经证明，液态碱金属阳极的输出功率是石墨的 100 倍。但现在，这一创纪录的输出功率只能出现在大约 250°C 的温度下。为了将该技术降至室温，研究人员添加了钾，以降低阳极的熔点。大多数固体电解质在与钾接触时会发生降解，因此电解质成了新的瓶颈。

NASICON 材料打破了这一僵局。它们能在环境条件下很好地传导离子，并能耐受钾，尤其是在掺杂铪的情况下。然而，铪稀缺且昂贵。因此，BAM 项目筛选出了能够与铪的稳定效果相匹配的地球丰富掺杂剂。最有希望的成分已被集成到钠电池原型中，并在其中循环使用。

如果这项研究取得成功，钠基固态电池就能从实验室走向日常设备和电动汽车。更高的能量密度将延长工作时间，而固态电解质将提高内在安全性。更快的充电速度和依赖丰富的钠而非稀缺的锂和钴的供应链，将使该技术在电网存储方面也具有吸引力，这是向低碳能源系统迈出的渐进但有意义的一步。