过去一年。锂价飞涨。人们对锂电池替代品的呼声日益高涨。研究人员计划在这一突破的基础上。用更大的电池进行测试。观察其能否应用于电动汽车以及风能。太阳能等可再生能源的储存。
美国科学家在最新一期《美国化学学会杂志》上发表论文称。他们研制出一种新式钠硫电池。解决了同类电池普遍面临的枝晶等问题。使电池寿命更长——历经300次充放电仍然性能稳定。最新研究是钠硫电池商业化道路上的一个重要里程碑。这种电池未来有望取代现在广泛使用的锂电池。
通常情况下。钠硫电池由正极。负极。电解质。隔膜和外壳组成。与一般二次电池（铅酸电池。镍镉电池等）不同。钠硫电池是由熔融电极和固体电解质组成。负极的活性物质为熔融金属钠。正极活性物质为液态硫和多硫化钠熔盐。
固体电解质兼隔膜的工作温度在300～350度。在工作温度下。钠离子（Na+）透过电解质隔膜与S之间发生可逆反应。形成能量的释放和储存。
钠硫电池在放电过程中。电子通过外电路由阳极（负极0到阴极(正极)。而Na+则通过固体电解质β-Al2O3与S2-结合形成多硫化钠产物。在充电时电极反应与放电相反。钠与硫之间的反应剧烈。因此两种反应物之间必须用固体电解质隔开。同时固体电解质又必须是钠离子导体。
目前所用电解质材料为Na-β-Al2O3。只有温度在300摄氏度以上时。Na-β-Al2O3才具有较好的导电性。因此。为了保证钠硫电池的正常运行。钠硫电池的运行温度应保持在300～350摄氏度。这个运行温度使钠硫电池作为车载动力电池安全性降低。使电解质破损。从而造成安全性问题。
锂离子电池目前广泛应用于智能手机和电动汽车等领域。但生产锂电池的原材料锂和钴不仅储量有限。而且会对环境产生一定的负面影响。包括使用大量地下水。污染土壤和水源。碳排放高等。而钠和硫等材料更便宜。更容易获得（钠可从海洋中获得）且更环保。鉴于此。过去20年中。研究人员一直致力于研究能在室温下工作的钠基电池。
在曼提拉姆团队近期开展的两项钠电池研究中。科学家们调整了电解液的组成。有助离子在阴极和阳极之间来回移动。刺激电池的充电和放电。此外。他们还攻克了钠电池中的常见问题——电池阳极上会生长出针状结构树枝晶。导致电池迅速老化。出现短路。甚至起火爆炸。
研究人员解释说。在以前的钠硫电池电解液中。由硫形成的中间化合物会溶解在电解液中。并在电池内的两个电极之间穿梭。导致材料损失。部件退化和枝晶形成。而他们调配的新电解液采用惰性（不参与化学反应）溶剂稀释浓盐溶液。从而使电解液保持“半溶解”状态。结果表明。新电解液可以防止硫溶解。从而解决了穿梭和枝晶问题。这使电池的寿命更长。历经300次充放电循环仍表现出稳定的性能。
而钠硫电池具备以下优势是锂电池不具备的：一个是比能量高。其理论比能量为760Wh/Kg。实际已大于150Wh/Kg。是铅酸电池的3-4倍。
