電解質(zhì)是電池的三個重要部分之一，負(fù)責(zé)在固態(tài)電池中轉(zhuǎn)移帶電離子。一旦電池的另外兩個部分(陽極和陰極)連接在電路中，這就出現(xiàn)電流。

智能手機，計算機和其他消費電子產(chǎn)品中的大多數(shù)可充電電池使用液態(tài)鋰基電解質(zhì)。

液體電解質(zhì)存在安全問題，因為它們易燃，賓夕法尼亞州機械工程副教授王東海說。這一直是我們尋找用于固態(tài)電池的良好材料的驅(qū)動力。

該團隊的新材料由鈉，磷，錫和硫組成，具有四方晶體形狀。它有缺陷，或某些鈉，錫和硫原子的空間，這些允許它轉(zhuǎn)移離子。

因為鈉比鋰更豐富，鈉離子電池的生產(chǎn)成本可能比鋰離子電池便宜得多。該材料使用起來也更安全。

我們的材料具有寬電壓窗口和高熱穩(wěn)定性，賓夕法尼亞州立大學(xué)機械和核工程博士后研究員趙兆新說。當(dāng)你將液體電解質(zhì)加熱到150攝氏度(302華氏度)時，它們會著火或釋放出大量熱量，可能會損壞其他電池或電子元件。我們的材料可以達到400攝氏度(752華氏度)。

該團隊報告納米能源，他們的材料的室溫離子電導(dǎo)率約為當(dāng)今電池中液體電解質(zhì)的十分之一。他們說，重要的發(fā)現(xiàn)是晶體結(jié)構(gòu)中缺陷的具體配置。

賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程研究教授尚順利表示：我們對這種材料新結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)也向我們展示了創(chuàng)造一系列先進鈉離子超離子導(dǎo)體的途徑。

該團隊在Wang的實驗室中創(chuàng)建并測試了這種新電池，該實驗室是賓夕法尼亞州電池和儲能技術(shù)中心的一部分。通過他們的協(xié)作設(shè)計過程，該團隊已經(jīng)能夠確定不同的晶體形成以及材料的不一致性如何影響其性能。

假如你沒有這套工具，就很難取得突破，賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系杰出教授劉子奎說。我們使用計算和實驗的方法使我們能夠分析材料表現(xiàn)不同的原因。這將使下一輪設(shè)計的速度更快，因為我們了解我們要控制什么才能增強離子傳輸。