在一種實驗性的鈉離子電池技術中，一小瓶清澈的鈉離子電解質(zhì)供應了保持離子和能量流動的循環(huán)血液。

能源部（DOE）的研究人員已經(jīng)取得了重大突破，他們認為這或許是鈉離子電池可以成為鋰電池可行替代品的解決方法。

能源部西北太平洋國家實驗室（PNNL）調(diào)整了鈉基存儲設備液體核心的成分，以極大地延長了使用壽命，并解決到目前為止一直困擾他們的性能問題。

其中一位首席研究人員JiguangZhang表示：在這里，我們原則上表明，鈉離子電池有潛力成為一種持久、環(huán)保的電池技術。相關論文發(fā)表在《NatureEnergy》雜志上。

科學人員一直以來都將鈉離子電池視為未來取代鋰電池的最佳選擇，原因有一下幾點。鈉的豐度，遠比鋰要便宜、更容易獲得、更合乎道德的開采，而鋰是一種昂貴且有限的資源，在世界不發(fā)達地區(qū)以剝削的方式提取。

研究人員表示，鈉離子電池還可能在任何給定重量和體積下保持高容量的能量，而鋰電池會隨著能量密度的新增而變得更重，使得鈉離子電池取代鋰電池變得更具有吸引力。

電池的穩(wěn)定性

具體來說，PNNL團隊使用電池的液體電解質(zhì)，該電解質(zhì)通過將鹽溶解在溶劑中形成。電解液是電池的一部分，其中帶電離子在正極和負極之間流動。隨著時間的推移，任何電池都會變得遲鈍，這限制了設備可以再充電的次數(shù)，并且仍然保持充電狀態(tài)，從而實現(xiàn)最佳功能。

鈉離子電池的一個重要缺點是，電荷衰減比鋰電池快，這將阻礙其作為鋰電池商業(yè)替代品的可行性。

在科學家YanJin和PhungLe的帶領下，PNNL團隊通過創(chuàng)造一種新的電解液配方來解決這個問題，將液體溶液和流經(jīng)電池的鹽類型切換，以解決設備這部分通常會出現(xiàn)的一個關鍵問題。

目前用于鈉離子電池的電解液往往會溶解裝置中陽極或負極上的保護膜。保護膜是電池中的關鍵部分，因為保護膜可以允許鈉離子通過陽極的同時維持電池壽命。

為了解決該問題，研究人員穩(wěn)定了陽極的保護膜，同時在陰極（正極）添加超薄保護層。根據(jù)研究人員的報道，他們對該裝置的改進使電池整體更加穩(wěn)定，在實驗測試中，在4.2V電壓下300次循環(huán)后，電池可以保持90%的電池容量。

雖然鈉離子電池比之前研發(fā)的鈉離子電池性能都要高，但還不能和鋰電池相提并論。然而研究人員表示，這是迄今為止在推進鈉基電池設計方面最有希望的工作之一。

高電壓性能

由PNNL團隊研發(fā)的電池也展示了在高電壓狀態(tài)下運行的能力方面比目前的鋰電池設計有所提高，而高電壓下的運行能力一直是后者的難題。事實上，鋰離子設計在能量密度過高時會發(fā)生短路甚至火災，這也是科學家們尋找替代它們的關鍵原因之一。

研究人員表示，另一方面，新型鈉基電池使用了一種自然滅火溶液，不受溫度變化的影響，并且可以在高壓狀態(tài)下工作。在陽極上形成的超薄層是關鍵，供應了整體器件穩(wěn)定性。

研究人員表示，他們還測量了陰極氣體蒸汽的出現(xiàn)量，并發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的量是極小的。這將可以為科學家開發(fā)用于高溫工作的鈉離子電池穩(wěn)定電解質(zhì)供應了新的思路。

PNNL團隊的目標是通過改進目前的電池設計，并和其他公司進行試驗，以減少并可能消除電池中通常使用的其他問題材料的使用，繼續(xù)其工作。他們說，其中一種是鈷，假如不回收或回收，鈷是有毒的，價格昂貴。