新型导电钠材料的性能明显优于同类产品

时间：2021-10-01 14:24:58 来源：

Na2B10H10表现出优异的超离子电导率，高于约。 360 ≈K（例如383 K−时为0.01 S cm1），伴随着它从有序的无序B10H10 2阴离子的有序单斜晶结构转变为面心立方排列，该阴离子带有−空位丰富的Na +阳离子亚晶格。这一发现代表了在技术相关的器件温度下固态Na +快速离子传导的重大进步。

科学家发现了一种钠基复合金属氢化物材料，它有可能比当今许多可充电电池中使用的锂基导体便宜得多。

可充电电池制造商可能会受到美国国家标准技术研究院（NIST）和其他几个机构进行的研究的影响，那里的一组科学家发现了一种安全，便宜的钠导电材料，其性能明显优于同类产品。

该团队的发现是一种钠基复合金属氢化物，这种材料具有比许多可充电电池中使用的锂基导体便宜得多的潜力。由于锂是地表附近一种相对稀有的商品，因此该行业宁愿使用既经济又取之不尽的常用成分来制造可重复使用的电池。

新型氢化物（分子式为Na2B10H10）很合适，不仅因为它是由钠，硼和氢这三种容易获得的元素形成的。还有其他实际原因：它是一种稳定的无机固体，这意味着它将减少传统电池中许多易燃液体带来的风险，例如潜在的泄漏或爆炸危险。与其他钠基固体相比，它可以实现更多的功率输出。

最后一个优势是由于其加热后异常出色地传导钠离子的能力而产生的。在室温下，氢化物的原子紧密堆积在一起。但是，当加热到接近水的沸点时，它们会重新包装，形成许多通道，钠离子可以轻松通过这些通道流动。由于带电荷的离子是电池中带电的物质，因此，物理学家称之为“相变”，这使得该团队的材料胜过其他材料。

NIST中子研究中心（NCNR）的Terrence Udovic说：“在这个温度范围内，它的工作性能比其他已知的钠基复合氢化物好20倍以上。”“它也与已测得的最好的固态锂基氢化物一样好，因此非常有前途。”

Udovic一直在探索金属氢化物材料作为储氢的候选材料，尽管这种特殊的化合物在该任务中表现不佳，但他提出了将其作为离子导体进行测试的想法。NCNR的研究暗示了它的能力，但澄清说，他们是在日本东北大学，俄罗斯金属物理研究所，马里兰大学和桑迪亚国家实验室的合作者中进行了国际努力的。

乌多维奇说，未来的工作将涉及对氢化物的化学性质进行化学调整，以优化其性能。此时，有必要在高于相变温度的条件下操作电池，因此一个目标将是使转变温度降至尽可能接近室温的水平，这是他有信心实现的目标。

他说：“您现在可能可以在电池中使用这种材料。”“但是，使其工作所需的温度越低，它将越有用。”

出版物：Terrence J. Udovic等人，“无序十氢-氯杂癸酸钠中无与伦比的超离子电导率”，《先进材料》，2014年； DOI：10.1002 / adma.201403157

图像：Terrence J.Udovic等，DOI：10.1002 / adma.201403157

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