有機陰極，使高性能固態鈉離子電池成為可能！

固態鈉離子電池比傳統鋰離子電池安全得多，後者有起火和爆炸的風險，但它們的性能太弱，無法抵消安全優勢。研究人員他們正在研製一種有機陰極，這種陰極可以顯著提高穩定性和能量密度。據《Joule》報道，這種性能的提高與兩個關鍵發現有關：電解液與陰極之間通常在循環過程中形成的電阻界面可以逆轉，延長循環壽命；有機陰極的靈活性允許它在與固體電解質界面上保持親密接觸，即使在循環過程中陰極膨脹和收縮。

通訊作者、休斯頓大學電子與計算機工程副教授姚燕(音譯)說：與以前的無機陰極相比，比利牛斯山的有機陰極PTO具有獨特的優勢，但他表示，基本定律同樣重要。研究首次發現，陰極和電解質之間形成的電阻界面是可以逆轉的。這有助於穩定性和更長的循環壽命。姚燕也是德克薩斯大學超導中心的首席研究員，其研究小組專註於綠色和可持續有機材料的能源生產和存儲。密歇根大學電子與計算機工程系的研究助理教授梁艷亮(音譯)說：

介面的可逆性是關鍵，它能讓固態電池在不犧牲循環壽命的前提下達到更高的能量密度。正常情況下，固態電池儲存能量的能力會因為電阻陰極而停止。電解液界面形式，逆轉這種阻力可以使能量密度在騎車過程中保持較高。鋰離子電池及其液體電解質能夠儲存相對較高的能量，通常被用於現代生活的工具，從手機到助聽器。但是，火災和爆炸的風險提高了人們對其他類型電池的興趣，固態鈉離子電池有望以更低的成本提高安全性。姚燕所在團隊的博士後研究員遲曉偉(音譯)表示：

關鍵的挑戰是找到一種與鋰離子電池中使用液體電解質一樣導電的固體電解質。既然有了足夠導電的固體電解質，剩下的挑戰就是固體界面。固體電解質提出的一個問題是：電解質很難與傳統剛性陰極保持親密接觸，因為後者在電池循環過程中會膨脹和收縮。姚燕所在團隊的博士生方浩(音譯)表示：有機陰極更柔韌，因此能夠保持與界面的接觸，改善騎行壽命。研究人員說，這種接觸至少在200次循環中保持穩定。如果電極和電解質之間有可靠的接觸，就很有可能製造出高性能的固態電池。

博科園-科學科普｜研究/來自: 休斯頓大學

參考期刊文獻:《Joule》

DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.017

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