跟着电动汽车商场的马上膨大和智能电网诞生的陆续加快，储能工夫的弥留性日益突显，已成为面前环球科研和产业界最为慈祥的研究热门之一。

储能电板动作这一限度的要津工夫，其性能径直关系到电动汽车的续航里程、充电效能以及智能电网的恬逸启动。因此，冲破储能电板的工夫瓶颈成为现在激动电动汽车和智能电网发展的主要挑战。

2024 年 4 月 5 日，科学家在《当然-通信》（Nature Communications ）杂志上发表了一篇对于高能效全固态钠-空气电板的著作，有望通过固态电解质激活电板中不成逆的碳酸盐反馈，提高电板的性能。

研究效能发表于《当然-通信》杂志（图片开首：《当然-通信》杂志）

钠-空气电板是什么？

钠-空气电板是一种运用金属钠和空气中氧气的化学反馈来产生电能的装配。与传统的锂离子电板比较，钠-空气电板具有诸多上风。

当先，钠金属在地球上的储量极为丰富，老本较低。其次，钠-空气电板的能量密度高，概况存储更多的电能，知足东谈主们日益增长的能源需求。此外，钠-空气电板还具有环保、安全等特质，相宜往常能源发展的场地。

若何收尾钠-空气电板性能普及？

在本色使用进程中，出于老本和方便性洽商，钠-空气电板的正极经常罗致空气动作燃料。电板的正极参与反馈的是空气中的氧气。可是空气中与氧气共同存在的二氧化碳和水会在电板反馈进程中引起严重的不成逆反馈，举例造成碳酸盐和氢氧化物，使电板的性能镌汰。

基于此，研究者制备了一种新式高效的钠-空气电板，通过在 Na3Zr2Si2PO12 (Nasicon)固体电解质中进行可逆碳酸盐反馈，收尾高电压窗口、高能量密度和高能量效能。

研究者当先罗致固相背应法合成了 Na3Zr2Si2PO12 (Nasicon)固态电解质，然后以镍为空气电极、钠为负极、Nasicon 为固态电解质拼装了钠-空气电板。

钠-空气电板的结构（a.钠-空气电板闪现图；b,c.正极微不雅结构；d.正极图片；e.负极图片）（图片开首：参考文件 1）

电化学测试截止标明，钠-空气电板的放电居品与水发生化学反馈造成的阴极电解质不错激活碳酸盐的可逆电化学反馈，促进能源学反馈进程。这收货于碳酸盐反馈较小的充放电电位差。此反馈进程使得该电板不错赢得更高的能量效能。

在 70%相对湿度的测试要求下，钠-空气电板的电压平台概况达到 3.4V，高于其他金属-空气电板。

能量密度、库伦效能、能量效能是电板的弥留参数。能量密度越大的电板储存的电能越多。库伦效能与电板在充放电进程中的性能衰减息息干系，库伦效能越高的电板性能衰减越少，寿命越长。能量效能与电板电能开释储存的比值正干系，能量效能越高，电能的编削效能越高。

研究标明，该电板不错提供 0.16mAh cm−2 的能量密度，库伦效能不错达到 99%，平均能量效能为 82.1%，标明该电板概况储存更多的电能，具有更长的使用寿命且概况高效地收尾电能的储存和开释。

此外，碳酸盐的可逆电化学反馈一朝经过高相对湿度的要求激活之后，即使在低相对湿度的要求下已经概况得到保握。

钠-空气电板的性能（a-c.70%相对湿度，25℃要求下钠-空气电板的性能；d-f.40%相对湿度，25℃要求下钠-空气电板的性能；g.超氧化物金属-氧气电板与钠-空气电板的对比）（图片开首：参考文件 1）

本研究盘算的钠-空气电板的上风在于：不消非常的装配进行气体的纯化和储存，简化了电板的结构，有助于提高金属-空气电板的能量密度；以地球储量丰富的钠为电板材料，不错进一步镌汰电板的老本。

结语

新能源汽车电板工夫的冲破无疑为环保行状注入了新的活力，同期也为浩瀚糟践者带来了全新的体验。跟着科技的陆续朝上和改进，咱们有事理笃信，新能源汽车将在性能、安全、智能化等方面收尾更大的冲破，为糟践者提供愈加方便、惬意、绿色的出行方式。让咱们共同期待这一天的到来，共同见证新能源汽车产业的光泽往常！

参考文件

[1]Park, H., Kang, M., Lee, D. et al. Activating reversible carbonate reactions in Nasicon solid electrolyte-based Na-air battery via in-situ formed catholyte[J]. Nature Communications, 2024.

[2]张三佩,温兆银.钠-空气电板研究驳倒[J].储能科学与工夫, 2016.

[3]Faktorovich-Simon E , Natan A , Peled E ,et al.Comparison of the Catalytic Activity of Carbon, Spinel-Based, and Carbide Materials in the Na-Air Battery[J].Frontiers in Materials, 2019.

[4]Sahgong, Sun HyeSenthilkumar, S. T.Kim, et al.Rechargeable aqueous Na-air batteries: Highly improved voltage efficiency by use of catalysts[J].Electrochemistry communications, 2015.

操办制作

出品丨科普中国

作家丨石畅 物理化学博士

监制丨中国科普博览

责编丨何通

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