新“梦想电池”300次充放电保持稳定，钠硫电池有望取代广泛使用的锂电池

科技日报记者 刘霞

美国科学家在最新一期《美国化学学会杂志》上发表论文称，他们研制出一种新式钠硫电池，解决了同类电池普遍面临的枝晶等问题，使电池寿命更长——历经300次充放电仍然性能稳定。最新研究是钠硫电池商业化道路上的一个重要里程碑，这种电池未来有望取代现在广泛使用的锂电池。

锂离子电池目前广泛应用于智能手机和电动汽车等领域，但生产锂电池的原材料锂和钴不仅储量有限，而且会对环境产生一定的负面影响，包括使用大量地下水、污染土壤和水源、碳排放高等。而钠和硫等材料更便宜、更容易获得（钠可从海洋中获得）且更环保。鉴于此，过去20年中，研究人员一直致力于研究能在室温下工作的钠基电池。

最新研究负责人、美国得克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所所长阿鲁姆甘·曼提拉姆教授说：“钠和硫含量丰富，对环境无害，而且成本更低，钠硫电池堪称一种‘梦想电池’。”

在曼提拉姆团队近期开展的两项钠电池研究中，科学家们调整了电解液的组成，有助离子在阴极和阳极之间来回移动，刺激电池的充电和放电。此外，他们还攻克了钠电池中的常见问题——电池阳极上会生长出针状结构树枝晶，导致电池迅速老化、出现短路，甚至起火爆炸。

研究人员解释说，在以前的钠硫电池电解液中，由硫形成的中间化合物会溶解在电解液中，并在电池内的两个电极之间穿梭，导致材料损失、部件退化和枝晶形成。而他们调配的新电解液采用惰性（不参与化学反应）溶剂稀释浓盐溶液，从而使电解液保持“半溶解”状态。结果表明，新电解液可以防止硫溶解，从而解决了穿梭和枝晶问题。这使电池的寿命更长，历经300次充放电循环仍表现出稳定的性能。

过去一年，锂价飞涨，人们对锂电池替代品的呼声日益高涨。研究人员计划在这一突破的基础上，用更大的电池进行测试，观察其能否应用于电动汽车以及风能、太阳能等可再生能源的储存。