當涉及到可能提供更好性能的替代電池結構時(shí)，有許多令人興奮的可能性和一個(gè)非常普遍的障礙。被稱(chēng)為枝晶的樹(shù)枝狀生長(cháng)物在電極上形成，阻礙了許多有前景的實(shí)驗性電池的性能，但是得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一個(gè)團隊正在提出一個(gè)特別環(huán)保的解決方案，他們利用一種類(lèi)似于分層糕點(diǎn)的新型制造技術(shù)。
這項研究的中心技術(shù)就是所謂的鈉電池，這是一個(gè)有吸引力的提議，因為它們避開(kāi)了今天的電池中使用的鋰和鈷等重金屬。這些材料的開(kāi)采與環(huán)境影響有關(guān)，如水供應的污染和土壤退化，此外還有與童工有關(guān)的人權問(wèn)題。
相比之下，鈉是廉價(jià)和豐富的，并有望成為更環(huán)保的能源儲存解決方案。但是，使其性能達到今天的鋰離子電池的努力一直受到一些問(wèn)題的困擾，其中最主要的是枝晶的形成問(wèn)題。這些枝晶往往在陽(yáng)極上形成，陽(yáng)極是儲存充電電池中的離子的電極，當設備循環(huán)時(shí)，可能導致其短路、過(guò)熱或起火。
其目的是盡可能均勻地沉積陽(yáng)極材料，即使表面有輕微的缺陷，也會(huì )給枝晶提供它們所需的起點(diǎn)，從而使整個(gè)設備解體。得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員認為他們已經(jīng)想出了解決這個(gè)問(wèn)題的辦法，他們已經(jīng)通過(guò)將一種稱(chēng)為碲化銻金屬間化合物的復合材料作為陽(yáng)極來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
這是由金屬鈉的薄片形成的，這些薄片被卷在碲化銻粉末上，然后折疊起來(lái)。這個(gè)過(guò)程反復進(jìn)行，以形成陽(yáng)極材料，并導致鈉原子的高度均勻分布，以減少枝晶形成的可能性。
設計這種材料的研究作者 David Mitlin說(shuō)：“想想看，制作一種分層糕點(diǎn)，就像spanakopita。”
這種復合材料的作用不僅僅是防止枝晶的形成和提高鈉電池的穩定性?？茖W(xué)家們指出，它比任何現有的鈉離子陽(yáng)極具有更高的理論能量密度，因此可以帶來(lái)更大的存儲容量，并且還可以使其以與鋰離子電池相同的速度充電。
“我們基本上是同時(shí)解決了兩個(gè)問(wèn)題，”Mitlin說(shuō)。“通常情況下，充電越快，生長(cháng)的這些枝晶就越多。因此，如果你抑制枝晶的生長(cháng)，你可以更快地充電和放電，因為突然間它就安全了。”
科學(xué)家們已經(jīng)為該技術(shù)申請了專(zhuān)利，并在《先進(jìn)材料》雜志上發(fā)表了他們的研究。
