A3：行业
固态电池效率和使用寿命或将大幅提升
刊发日期：2021-03-22 阅读次数： 作者： 语音阅读：
固态电池有望带来更安全，更便宜，更持久的电池。钠离子化学技术是其中较为有前景的方向之一，因为与锂离子电池所需的锂相比，钠成本低廉且含量丰富，对于制造可用于大规模电网储能应用的电池，尤其是存储可再生能源产生的电力以缓解高峰需求的电池来说具有良好的潜力。
加州大学圣地亚哥分校的研究人员设计制造了一种用于固态钠离子电池的新型钠离子导体，该导体在装入更高电压的氧化阴极中时可以保持稳定。这种新的固体电解质可以大大提高此类电池的效率和使用寿命。用这种新材料制成的概念电池可持续1000次循环，同时保留了89.3％的电池容量——这是迄今为止其他固态钠电池无法比拟的性能表现。
研究人员进行了一系列由机器学习模型支持的计算机模拟，以筛选出对于具有氧化物阴极固态电池来说具有合适的特性的化学物质。通过在计算和实验之间快速迭代，研究小组决定使用由钠，钇，锆和氯化物组成的一类卤化钠导体。他们将其命名为NYZC，这个材料具有电化学稳定性，并且与高压钠离子电池中使用的氧化物阴极化学相容。
NYZC基于Na3YCl6，这是一种众所周知的材料，但同时也是非常差的钠导体。而用锆代替钇则可以解决这个问题，因为这会产生空位并增加电池单元的体积，这两种方法可以增加钠离子的传导性。研究人员还指出，随着体积的增加，这种新材料中锆离子和氯离子的组合会经历旋转运动，从而使钠离子的传导途径增多。除了增加电导率外，卤化物材料还比目前用于固态钠电池的材料稳定得多。
这些发现突显了卤化离子导体在固态钠离子电池应用中的巨大潜力。此外，它还凸显了大规模材料数据计算与机器学习相结合可能对材料发现过程产生的变革性影响。 （前瞻经济学人）