阳极没了！美国科学家研发新型钠电池 成本体积均优于传统锂电池

财联社（上海，编辑 黄君芝）讯，在不断寻找新型电池材料的过程中，钠可以作为一种廉价和广泛的选择，但要让这些实验性的设计达到预期目标远不是一项简单的工作。

美国圣路易斯华盛顿大学（Washington University in St Louis）的一项新设计展示了一条很有前途的发展道路，通过使用一层薄薄的铜来充当其中一个电极的角色，可以在不影响性能的前提下，制造出体积更小、成本更低的电池。

典型的锂离子电池有两个电极，称为阴极和阳极。当设备充放电时，它们将电解质溶液中的离子传递给对方。一段时间以来，科学家们一直在探索金属钠如何取代锂，以及如何能够在没有阳极组件的情况下完成充放电，并已取得了一些有前景的进展，

“我们使用的是老的化学方法，”领导这项研究的Peng Bai表示，“但问题是，用众所周知的化学反应，从来没有人能证明这种无阳极电池可以有合理的寿命。它们总是很快失效，或者容量很低，或者需要对电流收集器进行特殊处理。”

Peng Bai教授和他的团队认为，他们已经找到了解决这些缺点的办法，即去掉阳极，用一层薄薄的铜箔代替。它位于电池电流收集器的阳极侧，在电池放电时收集自由电子，并将它们引导到被供电的设备中。

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当这个实验电池充电时，离子不再从阴极通过分离器材料进入阳极，而是将自己镀在铜箔上，变成光亮的金属。然后，当电池放电时，材料会溶解，离子返回到阴极。

科学家们能够通过一个特制的透明设备实时观察电池性能，这使他们能够发现不稳定性和致命的枝晶形成，这会导致电池短路和失效。这使得研究小组能够做出调整，比如减少电解质中的水分含量，以限制与碱金属钠的反应，这种反应通常会导致枝晶。

“电池的所有不稳定性都是在工作过程中不断积累的，”Bai补充说，“真正重要的是动态过程中的不稳定性，而没有任何方法来表征这一点。我们可以清楚地看到，如果你没有很好地控制电解液的质量，你会看到各种不稳定性。”

在解决了他们的透明电池中的这些问题后，研究人员能够建立一个适合的无阳极钠电池的工作版本。尽管由于使用了钠，成本更低，而且去掉了阳极，体积也更小，但他们报告说，该装置的性能与传统的锂离子电池相似。

“我们发现，最小的就是最大的，”Bai指出，“没有阳极就是最好的阳极。”