韩国开发新型钠金属电池千次循环容量保持率达90.4%

2026-10-31 13:58
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10月30日,韩国全南大学研究团队公布一项钠金属电池电解质研究成果。研究人员开发出一种可聚合深共熔溶剂电解质(PDES),在钠金属全电池测试中,该电池以2C倍率循环1000次后,容量保持率达到90.4%,为提升钠金属电池的循环稳定性和安全性能提供了新的材料方案。

该电解质由高氯酸钠(NaClO₄)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丁二腈(SN)组成。研究团队利用原位聚合技术,将深共熔溶剂转化为聚合物基质,在保留钠离子传输能力的同时,增强电解质结构稳定性,降低液态电解质泄漏风险。优化配方在30℃下的离子电导率达到1.39mS/cm,钠离子迁移数为0.58。

在电化学测试中,采用该电解质的全电池以0.1C倍率测试时,初始放电比容量为110.2mAh/g,库仑效率接近99%。在2C倍率的长期循环测试中,电池初始容量为92mAh/g,循环1000次后仍保持83.2mAh/g,对应容量保持率为90.4%。此外,钠对称电池的沉积与剥离测试稳定运行超过1000小时。

研究团队还制备了软包电池样品。在折叠和切割演示中,电池仍能为LED供电。研究报告称,该电解质具有阻燃和抗泄漏特性,有助于降低钠金属电池运行中的安全风险。不过,相关演示不能等同于电池已通过规模化应用所需的完整安全认证。

钠金属电池采用金属钠作为负极,钠资源储量较丰富、成本潜力较低,但金属钠化学活性较高,充放电过程中可能出现枝晶生长、界面副反应和电解质泄漏等问题。此次研究通过调节电解质中的非共价相互作用,改善钠离子溶剂化环境和电极界面稳定性,以抑制不均匀钠沉积及副反应。

该研究论文题为《Noncovalent interaction-regulated polymerizable deep eutectic solvent electrolyte for sodium metal batteries》,发表于《Energy Storage Materials》,于2026年8月2日在线发表。现阶段成果主要来自实验室电化学测试和软包电池演示,尚需进一步验证大尺寸电芯、长期运行及实际工况下的性能。

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