手机一周一充不是梦：「食盐」电池登上Nature，电量达锂电池六倍( 二 )

斯坦福大学的研究人员没有提及电压。此前宁德时代提出的钠离子电池，其电芯能量密度是160Wh/kg ，电动车常用的磷酸铁锂电池容量在140Wh/kg左右。
研究者设想他们的电池有一天会用于那些以前没有用到的地方，例如卫星或远程传感器。许多可用的卫星现在都漂浮在轨道上，由于电池耗尽而无法工作。未来，如果卫星配备了长寿命可充电电池，可以安装太阳能充电器，那么卫星的用途将扩大许多倍。对于消费电子产品或电动汽车来说，在设计电池结构、增加能量密度、扩大电池规模和增加循环次数方面还有很多工作要做。
新型电池技术的神秘面纱
本文中研究者展示了电池的高微孔碳正极，一种起始电解质，由包含氟化物添加剂SOCl_2中的氯化铝组成，电池的负极由钠或锂组成。该研究可以生产可充电的Na/Cl_2或Li/Cl_2电池，主要通过碳微孔中的Cl_2/Cl^-氧化还原和钠或锂金属上的Na/Na^+或Li/Li^+氧化还原生成。微孔碳中可逆的Cl_2/NaCl或Cl_2/LiCl通过氧化还原在正极侧提供可充电性，薄的碱金属-氟化物掺杂的碱金属-氯化物固体电解质界面稳定负极，两者对二次碱金属/Cl_2电池至关重要。
对于使用的氯化钠（Na/Cl_2）电池，其中无定形碳纳米球（amorphouscarbonNanospheres,aCNS）作为阴极， SOCl_2中的氯化铝（AlCl_3）作为起始电解质中的主要成分。该电池在工作/循环放电电压为3.5V ，容量最高达1,200mAhg?^1的情况下工作/循环超过200次，库伦效率（Coulombicefficiency）和能量效率（energyefficiency）分别为99%和90%以上。
下图1为无定形纳米球（约60nm ， 1a）和首次放电时的高性能氯化钠（Na/Cl_2）电池。

当电池第一次放电后再充电时， Na沉积在Na电极上， NaCl沉积在aCNS电极上被氧化（约3.83V）（图2a）形成Cl_2 ，存在于aCNS电极中的大量孔隙中（扩展数据表1）。

如下图3所示， Na/Cl_2电池在容量达到第一个较低放电平台容量(1,860mAhg^-1)时的循环性能。

【手机一周一充不是梦：「食盐」电池登上Nature，电量达锂电池六倍】下图4展示了在Na/Cl_2和Li/Cl_2电池中，稳定的SEI对钠阳极和aCNS阴极的重要性。

作者简介

论文共同一作GuanzhouZhu为斯坦福大学化学系博士生，本科毕业于加州大学洛杉矶分校。研究范围包括开发高容量和高能量密度电池、为不同的电池系统合成新型电极和电解质，以及使用不同的表征技术分析电池工作与故障机制。

论文通讯作者戴宏杰，美国华人化学家与应用物理学家，斯坦福大学化学系教授。他在纳米管领域是领军人物。本科毕业于清华大学，硕士毕业于哥伦比亚大学应用科学系，博士毕业于哈佛大学应用物理系。之后进入斯坦福大学历任助理教授和教授。
2009年被选为美国文理科学院院士， 2011年被选为美国科学促进会会员， 2016年被选为美国国家科学院院士， 2020年9月入选2020年「引文桂冠奖」。
参考链接：
https://dailab.stanford.edu/
https://www.linkedin.com/in/guanzhouzhu/
https://news.stanford.edu/2021/08/25/researchers-make-alkali-metal-chlorine-batteries-rechargeable/