休斯顿大学的研究人员发现了锂基电池技术的替代品

休斯顿大学(University of Houston)的研究人员通过开发能够支持长时间电网级储能的钠玻璃电极，找到了锂基电池技术的替代品。

　　

   

   

Yan Yao和Ye Zhang正在研究全固态钠电池

锂离子电池目前是电动汽车的首选技术，但对于长时间的电网规模的能源存储系统来说，它们太贵了，而且锂本身越来越难以获得。

虽然锂确实有许多优势——高能量密度和与可再生能源相结合的能力，以支持电网级的能源存储——但碳酸锂的价格正处于历史高位。导致成本上升的因素包括与大流行有关的供应链瓶颈、俄罗斯和乌克兰冲突以及企业需求增加。此外，由于高昂的环境成本和侵犯人权的可能性，许多政府不愿为锂矿开绿灯。

由于全世界的政府和行业都渴望找到能源储存的选择，以推动清洁能源的转型，休斯顿大学进行的一项新研究表明，在电网级储能系统中，环境温度固态钠硫电池技术是锂基电池技术的可行替代品。

卡伦大学电气与计算机工程学院教授姚燕(音译)和他的同事们开发了一种均匀的玻璃电解质，它可以在比以前更大的电流密度下实现可逆的钠电镀和剥离。

“为全固态钠电池寻找新的固体电解质必须同时具有低成本、容易制造、难以置信的机械和化学稳定性，”姚说，他也是休斯顿大学(TcSUH)德克萨斯超导中心的首席研究员。“到目前为止，还没有一种钠固体电解质能够同时满足这四项要求。”

研究人员发现了一种新型的氧化硫化物玻璃电解质，它有可能同时满足所有这些要求。采用高能球磨工艺在室温下生成电解质。

“氧化硫化物玻璃有一个独特的微观结构，导致一个完全均匀的玻璃结构，”叶张说，他是姚团队的研究助理。在钠金属和电解质之间的界面，固体电解质形成一个自钝化的界面相，这对于可逆电镀和钠的剥离是必不可少的。

使用硫化物电解液实现金属钠的稳定电镀和剥离是很困难的。

“我们的研究不仅在所有钠离子导电硫化物基固体电解质中建立了最高的临界电流密度，而且还实现了高性能的室温钠硫电池，”Yao解释说。

“这项工作中提出的新的结构和成分设计策略为安全、低成本、能量密集和长寿命固态钠电池的发展提供了新的范式，”张说。

除了Yao和Zhang，该研究的共同作者还包括犹他大学的共同第一作者Chi Xiaowei和Fang Hao;以及爱荷华州立大学的Steven Kmiec和共同通讯作者Steve Martin。莱斯大学、普渡大学和加州大学欧文分校都是这个项目的合作者。这项研究是由美国能源部高级研究计划局(ARPA-E)资助的。

文章标题

An electrochemically stable homogeneous glassy electrolyte formed at room temperature for all-solid-state sodium batteries