记者16日【rì】获悉，南【nán】开大学化学【xué】学院陈军院士【shì】课题组利【lì】用廉【lián】价碳酸钠和碳【tàn】纳米【mǐ】管制备出无钠预填装“可【kě】呼吸”钠-二氧化碳电池。相关成果【guǒ】成为【wéi】《研究【jiū】》创刊【kān】号【hào】首篇发表文章。
据【jù】介绍，“可【kě】呼吸【xī】”电池初级版本【běn】是锂-氧电池，放电时从【cóng】空气中获取氧气，充电时再放出氧气，因此被称为“可【kě】呼【hū】吸”电池。由此衍生出【chū】的可充钠-二氧【yǎng】化碳电池【chí】一般以金属钠【nà】为负极，碳【tàn】等材料为正极，放电【diàn】时从外界获取二氧化碳，充【chōng】电时再放出二氧化碳。与锂-氧电池比，这【zhè】类电【diàn】池原料丰【fēng】富、制备【bèi】方便，还资源【yuán】化利用二氧【yǎng】化【huà】碳气体，实现【xiàn】绿【lǜ】色【sè】可持【chí】续发展。
目【mù】前钠-二氧化碳电池开发存【cún】在一大难点：过量的金属钠负极容易形成【chéng】枝晶，导致电池短【duǎn】路带【dài】来安全隐患【huàn】，且金属钠制【zhì】备主要【yào】是通过电解【jiě】熔融氯化钠或氢氧【yǎng】化钠【nà】，能耗【hào】污染大。陈军课题组克服了碳酸【suān】钠导【dǎo】电性差等难点，以溶解析出【chū】法在多【duō】壁碳纳米管表【biǎo】面上制备出【chū】碳【tàn】酸钠廉价复合【hé】材料，并以【yǐ】此作正极，导电碳作【zuò】负极【jí】，首次构【gòu】建出无钠预填装“可呼吸”钠-二氧化碳电【diàn】池【chí】。该电池【chí】通过对充电容量【liàng】控制可【kě】成功抑制枝晶形成，安【ān】全性大大【dà】增强【qiáng】，经【jīng】测试在【zài】截容量为0.3mAh/cm2的条【tiáo】件下【xià】，循环100圈后仍能保【bǎo】证【zhèng】充电电压低【dī】于4V，课题组已组装出容量为350mAh、能量密度【dù】为183Wh/kg(基于整个电池质量【liàng】)的单体电【diàn】池。
碳【tàn】酸钠在工业上制备容【róng】易，碳在自然界中广泛存在，陈军课【kè】题组【zǔ】研究成果避免了负【fù】极金属钠的预【yù】填装，能有效降低电【diàn】池的安【ān】全隐患，为安【ān】全电池设计提供了一种新【xīn】思路。此【cǐ】外，火星大气中含有95%的二氧化碳，这一无钠预填装“可【kě】呼吸”钠【nà】-二氧【yǎng】化碳电【diàn】池有望为火【huǒ】星【xīng】探【tàn】测【cè】提供一种潜在电化【huà】学能【néng】源系统。
