如今，从手机、笔记本电脑到电动汽车，人们对电池的依赖程度比以往任何时候都高。但为当今科技产品提供动力的电池并非完美无缺。它们价格昂贵、易燃，而且依赖于日益紧缺、需要开采和加工的材料。

据外媒报道，加拿大韦仕敦大学（Western University）的研究人员正在研发一种新型电池——固态钠电池——这种电池在应对这些挑战方面展现出巨大的潜力。

图片来源： 韦仕敦大学

“目前我们使用的大多数电池都含有易燃的液态电解质和锂等稀有元素，”韦仕敦大学机械与材料工程系教授Yang Zhao博士表示，“钠的储量更丰富，价格也更便宜。如果我们能将其制成固态电解质，电池将会更便宜、更安全、更耐用。”

固态电解质用固体材料取代了传统电池中的易燃液体。这些固体本身就更安全，并且具有更高的能量密度，这意味着电池的续航时间更长。但是，如何让钠离子快速可靠地穿过固体一直是科学界的一大难题。

Zhao及其同事研制了一种含有硫和氯的新型材料。虽然传统电解质化学性质稳定，但它们往往难以将钠离子从电池正极输送到负极。这种新型材料中的硫成分能够提高导电性，使离子更容易在结构中跃迁，并增强材料的整体强度。相关研究成果发表在期刊《Advanced Functional Materials》和《Advanced Materials》上。

除了高钠离子导电性外，Zhao及其团队开发的这种材料还具有优异的热稳定性和机械稳定性。这对于需要经历无数次充放电循环并在宽温度范围内可靠运行的电池来说至关重要。在许多固态电池设计中，电解质在与其他电池组件接触时会发生降解。但韦仕敦大学团队开发的这种材料则不存在这个问题。

Zhao教授和他的同事利用萨斯喀彻温大学（University of Saskatchewan）加拿大光源（Canadian Light Source，CLS）强大的X射线，观察了离子在固体电解质内部的运动。

“这些X射线工具使我们能够以常规实验室仪器无法实现的方式观察局部化学环境、离子路径和键合结构，”Zhao教授表示，“它们对于开发固态电池材料至关重要。”

虽然固态电池距离广泛商业应用可能还需要几年时间，但Zhao教授对此持乐观态度。“我们在研发更安全、更经济的电池方面取得了实质性进展。”