Credit:CC0 Public Domain德克萨斯大学(University of Texas a t Austin)的工程师们发明的一种钠硫电池解决了阻碍这项技术作为无处不在的锂离子电池的商业可行替代品的最大障碍之一，这种电池为从智能手机到电动汽车的所有产品提供动力。钠和硫是未来电池生产中引人注目的材料，因为它们比锂和钴等材料更便宜、更易获得，而锂和钴也有环境和人权问题。正因为如此，研究人员在过去的二十年里一直致力于使室温钠基电池变得可行。
UT德州材料研究所所长、沃克机械工程系教授Arumugam Manthiram说:“我称之为梦想中的技术，因为钠和硫含量丰富，对环境无害，而且成本是你能想到的最低的。“随着电气化的扩大和可再生能源存储需求的增加，成本和可负担性将是唯一的主导因素。”
在UT奥斯汀最近的两项钠电池进展中，研究人员调整了电解质的组成，电解质是一种促进离子在阴极和阳极之间来回移动的液体，以刺激电池的充电和放电。他们研究了钠电池中常见的问题，即阳极上针状结构(称为枝晶)的生长，这种结构会导致电池快速退化、短路，甚至着火或爆炸。
研究人员在《美国化学学会杂志》最近的一篇论文中发表了他们的发现。
在以前的钠硫电池电解质中，由硫形成的中间化合物会溶解在液体电解质中，并在电池内的两个电极之间迁移。这种动态过程称为穿梭，会导致材料损失、部件退化和枝晶形成。
研究人员创造了一种电解质，可以防止硫溶解，从而解决梭动和枝晶问题。这使得电池的寿命周期更长，在300次充放电循环中表现出稳定的性能。
“当你在水中放很多糖时，它会变成糖浆状。并不是所有的东西都被溶解掉了，”曼蒂拉姆实验室的博士生阿姆鲁思·巴尔加夫说。“有些事情是一半联系一半解散的。在电池中，我们希望它处于半溶解状态。”
这种新的电池电解液是以类似的方式设计的，用惰性、非参与性溶剂稀释浓盐溶液，保持“半溶解”状态。研究人员发现，这种电解质可以防止电极上不必要的反应，从而延长电池的寿命。
在过去的一年里，锂的价格飙升，凸显了对替代品的需求。锂矿开采因其环境影响而受到批评，包括大量使用地下水、土壤和水污染以及碳排放。相比之下，钠在海洋中更容易获得，更便宜，也更环保。
锂离子电池通常也使用钴，钴价格昂贵，主要在非洲的刚果民主共和国开采，对人类健康和环境有重大影响。去年，曼希拉姆展示了一种无钴锂离子电池。
研究人员计划在他们的突破基础上，用更大的电池进行测试，看看它是否能应用于电动汽车和风能、太阳能等可再生资源的储存等技术。
论文的其他作者包括德州材料研究所博士后何家瑞和申伍哲。
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