科技日報天津9月16日電 （記者孫玉松 通訊員馬超）記者16日獲悉，南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳軍院士課題組利用廉價碳酸鈉和碳納米管制備出無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池。相關成(chéng)果成(chéng)爲《研究》創刊号首篇發(fā)表文章。
據介紹，“可呼吸”電池初級版本是锂-氧電池，放電時從空氣中獲取氧氣，充電時再放出氧氣，因此被稱爲“可呼吸”電池。由此衍生出的可充鈉-二氧化碳電池一般以金屬鈉爲負極，碳等材料爲正極，放電時從外界獲取二氧化碳，充電時再放出二氧化碳。與锂-氧電池比，這(zhè)類電池原料豐富、制備方便，還(hái)資源化利用二氧化碳氣體，實現綠色可持續發(fā)展。
目前鈉-二氧化碳電池開(kāi)發(fā)存在一大難點：過(guò)量的金屬鈉負極容易形成(chéng)枝晶，導緻電池短路帶來安全隐患，且金屬鈉制備主要是通過(guò)電解熔融氯化鈉或氫氧化鈉，能(néng)耗污染大。陳軍課題組克服了碳酸鈉導電性差等難點，以溶解析出法在多壁碳納米管表面(miàn)上制備出碳酸鈉廉價複合材料，并以此作正極，導電碳作負極，首次構建出無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池。該電池通過(guò)對(duì)充電容量控制可成(chéng)功抑制枝晶形成(chéng)，安全性大大增強，經(jīng)測試在截容量爲0.3mAh/cm2的條件下，循環100圈後(hòu)仍能(néng)保證充電電壓低于4V，課題組已組裝出容量爲350mAh、能(néng)量密度爲183Wh/kg（基于整個電池質量）的單體電池。
碳酸鈉在工業上制備容易，碳在自然界中廣泛存在，陳軍課題組研究成(chéng)果避免了負極金屬鈉的預填裝，能(néng)有效降低電池的安全隐患，爲安全電池設計提供了一種(zhǒng)新思路。此外，火星大氣中含有95%的二氧化碳，這(zhè)一無鈉預填裝“可呼吸”鈉-二氧化碳電池有望爲火星探測提供一種(zhǒng)潛在電化學(xué)能(néng)源系統。
責任編輯：韓鳳鳴
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