目前，為電子設(shè)備和電動汽車提供動力的鋰電池有許多缺點(diǎn)。例如，電解液(一種能使電子和正電荷在電極之間移動的介質(zhì))是易燃液體。此外，電池所用的鋰是一種有限的資源。近日，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)結(jié)晶學(xué)專家開發(fā)了一種不易燃的固態(tài)電解質(zhì)，后者可以在室溫下工作。

該電池的輸送工具是地球上隨處可見的鈉，而不是鋰。研究人員認(rèn)為，這是一個成功的組合，也意味著有可能制造出更強(qiáng)大的電池。這些“理想”電池的性質(zhì)將基于電解質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，即由硼和氫組成的硼酸鹽。UNIGE研究小組在Cell Reports Physical Science上發(fā)表了制造固體電解質(zhì)的相關(guān)策略。

對于可持續(xù)發(fā)展來說，儲存能源的挑戰(zhàn)是巨大的。事實(shí)上，電動汽車的發(fā)展有賴于強(qiáng)大、安全的電池的存在，正如太陽能和風(fēng)能等可再生能源的發(fā)展有賴于能源存儲能力一樣。鋰電池是當(dāng)前解決這些挑戰(zhàn)的答案。不幸的是，鋰需要液態(tài)電解質(zhì)，一旦發(fā)生泄漏，這些電解質(zhì)具有高度爆炸性，且鋰在地球上并不是隨處可見的。UNIGE博士后研究員Fabrizio Murgia認(rèn)為，鈉是替代鋰的一個很好的選擇，因?yàn)樗幕瘜W(xué)和物理性質(zhì)接近鋰，而且隨處可見。

這兩種元素——鈉和鋰——在元素周期表中相距很近。“問題是鈉比它的兄弟鋰重。這意味著它很難在電池電解液中行走。”論文第一作者、UNIGE博士后研究員Matteo Brighi補(bǔ)充說。2013年和2014年，日本和美國的研究小組發(fā)現(xiàn)，在超過120攝氏度的溫度下，硼酸鹽是良好的鈉導(dǎo)體。但對于日常使用的電池來說，這個溫度過高了。

于是，UNIGE結(jié)晶學(xué)家開始著手降低傳導(dǎo)溫度，成功地用硼酸鹽作為電解質(zhì)，且從室溫到250攝氏度沒有安全問題。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Radovan Cerny表示，更重要的是，它們抵抗更高的電位差，這意味著電池可以存儲更多的能量。”

研究人員強(qiáng)調(diào)，該論文提供了可以用來產(chǎn)生和破壞硼酸鹽結(jié)構(gòu)的案例。硼酸鹽的結(jié)構(gòu)允許硼球和帶負(fù)電荷的氫出現(xiàn)。這些球形空間為帶正電荷的鈉離子留下了足夠的空間。“然而，由于負(fù)電荷和正電荷相互吸引，我們需要在結(jié)構(gòu)中制造混亂來擾亂硼酸鹽并允許鈉移動。”Brighi說。