Small Methods: 关于电池装置对钠金属空气电池中的影响

近年来电子设备,不间断电源,电动汽车以及大规模的储能系统都对储能体系有着极大的需求。锂离子电池作为商业化的电池种类在各项设备中都有着重要应用。然而锂离子电池的理论能量密度限制了它的发展,因此研发高能量密度以及长循环寿命的电池具有重要意义。金属空气电池由于它极高的能量密度和相对低廉的成本受到各国科学研究人员的重视。钠金属空气电池使用钠金属作为阳极,具有比锂金属更多的资源从而拥有更低廉的价格,而且电池的充电过程也相较于锂金属空气电池显示了更小的极化。相对于锂金属电池中一般生成过氧化锂不同,钠金属电池中生成的产物不尽相同。研究钠金属电池中存在的基础化学对于将来指导金属空气电池的发展具有重要意义。

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美国阿贡国家实验室的陆俊课题组使用两种不同的电池装置分别得到了钠金属电池中的两种产物,并且使用原位技术观测了其中一种产物生成及分解过程及对产物产生的机理进行了讨论。在之前对钠空气电池的研究中,产物是超氧化钠还是过氧化钠二水合物一直是讨论的焦点,但是原因还不明确。在这个工作中,两种电池装置使用完全一致的材料及电解液,并且使用相同的电压窗口和电流密度,但是分别得到了超氧化钠和过氧化钠二水合物,因此排除了材料,电解液,及电流密度对钠金属空气产物的影响。两者显示了完全不同的电化学性能及形貌。原位XRD对过氧化钠二水合物的产生进行了实时检测。这个工作加深了对钠金属电池基础的理解并且对钠金属电池的发展及应用具有指导意义。

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