新材料可以提高固态钠电池的效率和寿命
2021年2月24日
一组研究人员设计和制造一种新的固态钠钠-导体电池纳入更高的电压氧化物阴极时是稳定的。
这个新的固态电解质可以显著改善这类电池的效率和寿命。概念验证电池用新材料持续了超过1000个周期,同时保留89.3%的容量,性能无法比拟的其他固态钠电池。
研究人员详细他们的发现在2月23日,2021年自然通讯。
固态电池持有的承诺更安全,更便宜和更持久的电池。钠-化学反应都很有希望,因为钠是低成本和丰富的,而不是所需的锂锂离子电池,这是开采环境成本。
的目标是建立电池可以用于大规模电网储能应用,特别是存储电力可再生能源来缓解用电高峰。
”行业希望电池具有成本30到50美元每千瓦时,”今天大约三分之一到五分之一的成本,雪莉孟说,纳米工程教授加州大学圣地亚哥分校和相应论文的作者之一。“我们不会停止,直到我们到达那里。”
工作是一个合作的研究人员在加州大学圣地亚哥分校和加州大学圣芭芭拉分校石溪大学TCG的科技研究和教育中心在加尔各答,印度,和壳牌国际勘探公司。亚博老虎机网登录
在电池自然通讯中所描述的研究中,研究人员由加州大学圣地亚哥分校教授纳米工程Shyue萍Ong进行了一系列的计算模拟由机器学习模型筛选化学将会正确的属性组合一个固态电池氧化物阴极。
一旦材料被选为一个好的候选人,孟小姐的实验研究小组制造,测试,和特征决定其电化学性能。
之间的快速迭代计算和实验中,加州大学圣地亚哥团队选定了一种卤化钠导体由钠、钇、锆和氯。的材料,叫NYZC,既稳定和化学兼容氧化物阴极的电化学原理用于高电压钠电池。
团队然后伸出去加州大学圣芭芭拉分校研究人员学习和理解这种新材料的结构属性和行为。
NYZC基于Na3YCl6,著名的材料,不幸的是一个非常贫穷的钠离子导体。Ong建议用钇锆,因为它将创建空缺,增加电池单元的体积,增加钠离子的传导的两种方法。
研究人员还指出,与体积增加,锆和氯离子的结合在这个新材料经历了一个旋转运动,导致更多的钠离子传导通路。除了电导率的增加,卤化物材料更稳定的材料目前用于固态钠电池。亚博网站下载
“这些发现强调卤化物离子导体的巨大潜力对于固态钠电池应用程序,”Ong说。“进一步,它也强调了变革性的影响,大型材料数据计算加上机器学习可以对材料的发现过程。”亚博网站下载
下一步包括探索其他替换这些卤化物材料和增加电池的整体功率密度,以及努力扩大生产过程。亚博网站下载
技术已经被UNIGRID许可,创业基金创办的加州大学圣地亚哥分校教授郑纳米工程陈;埃里克•吴校友从孟博士的研究小组;达伦·h·s . Tan,孟博士学位的学生。孟是公司的技术顾问。
提供的资金来支持这项工作是能源与生物科学研究所通过EBI-Shell计划和NSF。亚博老虎机网登录
来源:https://www.universityofcalifornia.edu/
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