グリッド規模での長時間電力貯蔵を可能にするナトリウムガラス系電解質を開発(Researchers Develop Sodium Glassy Electrolytes Capable of Supporting Long-Duration Grid-scale Energy Storage)

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リチウムイオン電池の代替技術を発見 Study Identifies Alternative to Lithium-based Battery Technology

2022-05-31 ヒューストン大学(UH)

世界中の政府や産業界が、クリーンエネルギーへの移行を推進するためのエネルギー貯蔵方法を模索している中、ヒューストン大学で行われた新しい研究がNature Communicationsに掲載され、グリッドレベルのエネルギー貯蔵システムにおいて、リチウムベースの電池技術に代わる実行可能な技術として、常温固体ナトリウム硫黄電池技術が提案されました。
従来よりも高い電流密度で可逆的なナトリウムめっきと剥離を可能にする均質なガラス状電解質を開発しました。
新しい形のオキシサルファイドガラス電解質を発見しました。この電解質は、高エネルギーボールミリングプロセスにより、室温で作製された。

<関連情報>

全固体ナトリウム電池のための室温で形成される電気化学的に安定な均質なガラス状電解質 An electrochemically stable homogeneous glassy electrolyte formed at room temperature for all-solid-state sodium batteries

Xiaowei Chi,Ye Zhang,Fang Hao,Steven Kmiec,Hui Dong,Rong Xu,Kejie Zhao,Qing Ai,Tanguy Terlier,Liang Wang,Lihong Zhao,Liqun Guo,Jun Lou,Huolin L. Xin,Steve W. Martin & Yan Yao
Nature Communications  Published:23 May 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-30517-y

Abstract

All-solid-state sodium batteries (ASSSBs) are promising candidates for grid-scale energy storage. However, there are no commercialized ASSSBs yet, in part due to the lack of a low-cost, simple-to-fabricate solid electrolyte (SE) with electrochemical stability towards Na metal. In this work, we report a family of oxysulfide glass SEs (Na3PS4−xOx, where 0 < x ≤ 0.60) that not only exhibit the highest critical current density among all Na-ion conducting sulfide-based SEs, but also enable high-performance ambient-temperature sodium-sulfur batteries. By forming bridging oxygen units, the Na3PS4−xOx SEs undergo pressure-induced sintering at room temperature, resulting in a fully homogeneous glass structure with robust mechanical properties. Furthermore, the self-passivating solid electrolyte interphase at the Na|SE interface is critical for interface stabilization and reversible Na plating and stripping. The new structural and compositional design strategies presented here provide a new paradigm in the development of safe, low-cost, energy-dense, and long-lifetime ASSSBs.

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