弱い溶媒の相乗効果により,超安定した低温ナトリウム金属電池

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• エネルギー貯蔵

背景:

• 低イオン伝導性と高い溶解エネルギーは,特に低温で,充電可能な金属電池の有機電解質を阻害します.
• 強い溶液と弱い溶液を使用する現在の戦略は,両方の課題を同時に解決できていません.

研究 の 目的:

• 低イオン伝導性と低温での高溶解エネルギーの限界を克服する新しい電解質システムを開発する.
• 0度以下での充電可能な金属電池の性能と安定性を向上させる.

主な方法:

• 溶解エネルギーが非常に低い2つの異なる溶媒を組み合わせる
• これらの溶媒が低温で電解質の性質に与える相乗効果を調査する.
• 開発した電解質を用いて,ナトリウム金属アノードとNaNaNaNa3V2 ((PO4) 3) の性能を -40 °C で試験する.

主要な成果:

• 弱い溶解性の溶媒の相乗効果は,秩序ある構造を破壊することによって,低温でのイオン伝導性を改善した.
• 容易な溶解と高いイオン伝導性が同時に達成された.
• ナトリウム金属アノドの安定サイクリングは,2 mA cm-2で, -40 °Cで1000時間.
• Na3V2 ((PO4) 3) 細胞は, -40 °Cでの300サイクル (64 mAh g−1で0.3 °C) の後に86%の容量保持を示した.

結論:

• この新しい電解質戦略は,低温バッテリー操作における主要な課題を解決しています.
• このアプローチは,冷たい環境で充電可能な金属電池のための高性能電解質の開発に有効な経路を提供します.
• この発見は,弱い溶解性の溶媒の組み合わせを使用して,バランスの取れた特性を有する電解質を設計するための指針を提供します.