华盛顿大学开发稳定、高效、无负极的钠电池

华盛顿大学圣路易斯分校麦凯维工程学院能源、环境与化学工程系助理教授白鹏博士的实验室开发了一种高效稳定的钠离子电池，因为剔除了过去认为必不可少的组件，与传统的锂离子电池相比，制造成本更低，体积也更小。

这种新设计的电池，在负极一侧只有作为集流器的铜箔，也就是说电池中没有活性负极材料。离子并非流向负极，而是以金属形态沉积在铜箔上，直至再次返回正极。首先，充电过程中钠沉积在铜箔上，放电时再变成钠离子，迁移至正极。研究发现，没有枝晶形成，没有指状结构；镀层光滑，具有金属光泽。这种碱金属的这种生长模式从未观察到过。

白鹏博士开发了一种独特的透明毛细管电池，为研究电池提供了一种新方法。当电池出现故障时，为了确定是哪里出了问题，通常研究人员需打开查看。但这种事后观察的办法效率不高。电池的各种不稳定在工作过程中逐渐累积，重要的是动态过程中的不稳定，而且没有方法对其进行表征。通过观察这种无负极毛细管电池，可以清楚地看到，如果电解质质量控制不好，就会出现各种不稳定情况，包括树突的形成。实际上，问题归结于电解质中水的含量。碱金属会与水发生反应，所以该研究团队降低了水的含量。在观察电池运行过程中，研究人员很快发现了明亮光滑的钠沉积。正是由于这种材料的平顺性，不会形成不规则的枝晶。水含量控制很关键，水质量分数必须低于10 μg/g。……