低温下稳定运行的钠基固态电池问世

科技日报记者 刘霞

美国芝加哥大学与新加坡科技研究局材料研究与工程研究所合作研制出一款钠基固态电池。该电池能在零摄氏度以下低温环境中稳定运行。这一突破有望增强钠基固态电池的竞争力。相关研究成果发表于最新一期《焦耳》杂志。

固态电池是一种新型电池技术，其电解质为固态而非液态。固态电池被视为电动汽车、电子设备及电网储能的理想选择，兼具高安全性与高性能。但目前大部分固态电池正负极材料中仍普遍含有锂元素。而锂资源不仅稀缺、价格昂贵，且开采过程还可能对环境造成破坏。

因此，越来越多研究将目光转向资源丰富、成本较低且环境负担较轻的替代材料——钠。不过，尽管钠基固态电池潜力巨大，但以往制备的固态钠基电池在室温和低温条件下性能不尽如人意。最新研究显著提升了钠基固态电池的性能基准，向实际应用迈出关键一步。

研究团队通过将亚稳态氢化硼酸钠加热至结晶温度后迅速冷却，成功稳定了其晶体结构。这一方法虽属成熟工艺，却是首次应用于固体电解质领域，其技术可行性有望加速该成果从实验室走向产业化。

团队随后将氢化硼酸钠与涂覆氯化物基固体电解质的O3型阴极结合，构建出更厚的阴极结构。与薄阴极设计相比，厚阴极可减少非活性材料比例，从而提升电池的能量密度。

此次该创新在于实现了亚稳态氢化硼酸钠的结构稳定。这一结构具备极高的离子电导率，比此前已报道的数值高出至少一个数量级，较其前体材料更是提高了三至四个数量级。这不仅是一项技术突破，更在电化学性能层面拉近了钠与锂的竞争距离，展现出重要的科学价值与应用前景。