科技日報(bào)記者?張佳欣

韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種高容量、高效率的全固態(tài)鈉空氣電池，無須特殊設(shè)備就能可逆地利用鈉（Na）和空氣。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

蓄電池在電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)等綠色技術(shù)中具有廣泛應(yīng)用?！敖饘佟諝怆姵亍北环Q為下一代高容量蓄電池，可從地球上的氧氣和金屬等豐富資源中獲取電力。但金屬和氧氣反應(yīng)的副產(chǎn)品中有碳酸鹽，會(huì)堵塞反應(yīng)通道，阻礙氧氣進(jìn)一步反應(yīng)，從而影響了電池效率。

為解決這個(gè)問題，金屬—空氣電池通常需要額外設(shè)備，如氧氣滲透膜，以凈化氧氣或選擇性地利用大氣中的氧氣。

在本研究中，團(tuán)隊(duì)使用了一種名為NASICON的固體電解質(zhì)。NASICON由鈉、硅（Si）和鋯（Zr）等元素組成，能在固體中進(jìn)行離子移動(dòng)，同時(shí)表現(xiàn)出很高的電化學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，有效解決了碳酸鹽堵塞問題。

利用這種固體電解質(zhì)可使鈉金屬電極免受空氣影響，并促進(jìn)碳酸鹽分解，無須額外特殊設(shè)備來過濾氧氣。碳酸鹽參與的可逆電化學(xué)反應(yīng)可提高工作電壓，從而提高電池的能量密度，同時(shí)顯著降低充電和放電過程中的電壓間隙，提高了能源效率。

研究人員表示，這種基于固體電解質(zhì)的電池平臺可在環(huán)境條件下保持穩(wěn)定，提供寬電壓范圍，有望引領(lǐng)全固態(tài)金屬－空氣電池步入“下一代”。

由高容量、高效率全固態(tài)鈉空氣電池供電的電動(dòng)汽車充電站。
圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

總編輯圈點(diǎn)：

金屬—空氣電池構(gòu)造原理其實(shí)與干電池相似，不同之處在于它以電極電位較負(fù)的金屬，如鎂、鋁、鋅、鈉等作負(fù)極，以空氣中的氧或純氧作正極的活性物質(zhì)。這種電池價(jià)格低且穩(wěn)定可靠，原料也幾乎隨處可見。然而這種電池至今未普及，是因?yàn)樗嬖谝恍┲旅毕荨，F(xiàn)在，研究人員設(shè)計(jì)出了解決碳酸鹽堵塞的方法，而這攻克了高能金屬－空氣電池開發(fā)中的一個(gè)長期難題。