硼氫化物晶體中鈉離子擴散的三維表面。

電動汽車的普及是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展計劃的關鍵，它不會排放溫室氣體，其發(fā)展與強大、安全的電池模塊息息相關。目前，鋰電池是相對理想的解決方案。然而，鋰電池需要使用液態(tài)電解質，一旦發(fā)生泄漏，會有極大的爆炸風險。更重要的是，鋰并不是地球上的富元素，鋰資源的爭奪很可能引發(fā)與石油類似的地緣政治問題。

當?shù)貢r間10月12日報道，瑞士日內(nèi)瓦大學（UNIGE）的結晶學家開發(fā)了一種能在室溫下工作的不易燃固態(tài)電解質。該成果有望促成“理想”鈉電池的開發(fā)。相關研究成果刊登于《Cell Reports Physical Science》雜志中。

論文作者、UNIGE博士后研究員Fabrizio Murgia表示，鈉是電池應用中替代鋰的“完美”選擇，因為它的化學、物理性質與鋰接近，而且儲量豐富、分布廣泛。

論文第一作者Matteo Brighi說：“鈉換鋰的問題在于，鈉離子比鋰離子更重，可能難以在電池的電解液中轉移。”因此，尋找能夠轉移鈉的電解質，成為實施“以鈉換鋰”策略的前提。日本和美國的研究人員發(fā)現(xiàn)：在120攝氏度的高溫下，硼氫化物是良好的“鈉導體”。雖然這一溫度對于日常使用的電池來講是在過高，但卻為Brighi等點燃了思維火花。

得益于UNIGE研究團隊在硼氫化物的氫存儲等應用領域積累的專業(yè)知識，Brighi等人開始著手降低傳導溫度，并最終取得了非常好的效果——以硼氫化物作為電解質，在室溫至250攝氏度間不存在安全問題，并且能夠與電池技術兼容。

UNIGE結晶學實驗室教授、項目負責人Radovan Cerny說：“更重要的是，硼氫化物電解質能夠對抗更高的電位差，這意味著電池可以存儲更多的能量。”

結晶學是礦物學、物理學和化學的交叉學科，主要關注化學物質的結構，并預測其性質。結晶學的發(fā)展為材料設計帶來更多可能性，也啟發(fā)了此次的電解質設計策略。

Murgia說：“我們的文章闡述了如何改變硼氫化物的晶體結構，使其成為有效的鈉電池電解質。硼氫化物的結構允許負電氫的存在，其球形空洞為帶正電荷的鈉離子留出了足夠的流通空間。然而，由于正負電荷會相互吸引，我們還需要制造‘混亂’使化合物結構變得無序，讓鈉離子能夠順利移動。”

原創(chuàng)編譯：德克斯特 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《Cell Reports Physical Science》

期刊編號：2666-3864

原文鏈接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-10/udg-mdf101220.php

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