锂电之父 J B Goodenough：一种新型安全电池
【引言】
传统电池使用的是液态电解液以及金属氧化物作为正极材料，同过阳离子在固液界面通过循环性的迁移实现电化学储能。锂电池有机电解液的带隙窗口是 ，但是它的LUMO低于碱土金属并且易燃。如果电池负极的电压（费米能级）低于锂金属的费米能级(1.3 eV)就会在电池的负极形成一个SEI膜来防止电解液在负极放生还原反应。当高电压的锂离子电池的SEI膜中的锂来自于正极材料时会降低电池的容量。目前，市场上使用的移动设备的电源绝大部分使用的是碳负极，但是它的体积容量很低，并且正极的氧化物在工作电压高于4.3 V （vs. Li+/Li）时，材料的结构会变得不稳定。因此，需要一个昂贵的系统来管理复杂的电池充放电过程。人们尝试使用锂合金负极来提高电池的体积容量，但是失败了。金属钠由于价格低廉，并且易得，引起了人们的注意。但是钠电池的容量普遍低于锂电池，并不能达到目的。
【成果简介】
最近，来自于美国The University of Texas at Austin 的J B Goodenough 团队在Energy & environmental science上发表了题为“Alternative strategy for a safe rechargeable battery”的文章报道了一种新型的玻璃态固体电解质，室温下该电解质的的锂离子和钠离子的迁移率为10-2S cm-1，并且能有效的抑制锂/钠枝晶的生长，大大提高了电池的安全性能。传统的液态电解液使得电池的安全性能受到威胁，但是本文的提出通过在电解质表面镀锂/钠层的方式提高全固态电池的性能。并且这种电池跟传统电池的区别是，没有了负极的脱嵌行为，而是在电解质作为反应中心提供反应的位置。
【图文导图】
图一：Li-S电池，电极材料循环前后对比
图二：电极镀层过程示意图，及理论解释
图三：钠电池循环性能
【小结】
这种在固体电解质表面镀锂/钠层的方法值得人们重新思考安全电池的发展方向。作者还提出，将传统的脱嵌式电极材料换成具有这种反应中心的低成本的电解质，能大大提高电池的能量密度和循环寿命以及安全性能。
原文链接：Alternative strategy for a safe rechargeable battery（energy & environmental science，2017， DOI: 10.1039/c6ee02888h）
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