中国粉体网讯 随着全球环保意识的加强，开发具有环保可持续且高能量密度的能源逐渐成为人们关注的焦点。近年来，金属-空气电池凭借其高的能量密度作为能源存储器件已经引起了人们的广泛关注。最重要的是，此类电池的反应物为空气中的氧气，并不需要辅助设备对其储存，使得无论在质量和体积方面均优于其他二次电池。考虑到金属锂资源的短缺和金属钠与锂具有相似的物理化学性质，用金属钠取代金属锂成为电池研究的热点，钠-空气电池作为未来的储能器件也引起了广大研究者的兴趣。
金属空气电池是以金属为负极发生氧化反应，空气或者氧气在阴极发生还原反应从而实现电流输出的二次电池。空气电池最大的优势就在于正极活性物质为空气中的氧气，取之不尽用之不竭，且不需要储存在电池的内部，因而具有非常高的能量密度。钠-空气电池以空气中的氧气作为正极活性物质，使得电池具有极高的理论比能量，是未来有望作为动力电池的高比能量电池技术之一，也被认为是最有希望替代锂离子电池的二次电池之一。
钠−空气电池具有以下三个较为明显的优势：
(1)按照汽油的标准，对于交通运输及电网储能，商业化的电池能量密度要求大约在1700Wh/kg，钠−空气电池能够达到1600Wh/kg，能量密度较高；
(2)充电电压低，大大提高了电池的能量效率。其次，在非水系钠−空气电池中通常采用有机电解液作为电解质，较低的充电电压可以避免有机电解液因电化学窗口窄而分解的问题，减少了副反应的发生；
(3)资源丰富，价格低廉，适合大规模生产及应用。
钠−空气电池所存在的问题有：
（1）针对非水系钠−空气电池反应机理尚不明确，存在争议。
（2）针对非水系钠−空气电池中，大多使用有机溶液作为电解质，有机电解液不稳定且存在燃烧及泄露的问题，安全性能较差。其次，不溶于有机电解液的放电产物过氧化钠或超氧化钠会造成气体通道堵塞，影响电池寿命；
（3）针对水系(混合系)钠−空气电池，大多以氢氧化钠溶液作为电解质，氢氧化钠电解液挥发严重，电池寿命短。其次，是否存在析氢反应等副反应的发生还需进一步证实；
（4）不论水系还是非水系(混合系)钠−空气电池都存在钠枝晶，钠枝晶的生长会刺破隔膜，造成电池短路甚至爆炸，目前还没有很好的解决方法；
（5）水系和非水系(混合系)钠−空气电池的工作条件通常会受到限制，钠对水分十分敏感，水分与阳极金属钠接触会造成电池短路，进入阴极电解液会使电解液浓度发生变化或与放电产物发生副反应。二氧化碳易与放电产物反应生成不溶性产物碳酸钠，碳酸钠不导电且可逆性差，会堵塞气体通道。
目前，钠-空气电池正面临正极充放电可逆性差、氧还原/析出反应催化活性低、负极钠枝晶形成等诸多问题，影响了电池的实际应用。而深入探讨这些问题，依赖于对电池充放电机理及界面问题更深层次的理解。基于此，中国粉体网旗下粉体公开课平台将于2021年8月25日举办“2021首届钠离子电池技术网络研讨会”，届时来自燕山大学的唐永福教授将作《钠-空气电池充放电机理的原位电镜研究》报告，本报告将介绍唐教授课题组基于原位电镜技术，开展了系列关于正极充电机理及负极枝晶生长机制的研究，为钠-空气电池性能提升提供理论参考。
报告人介绍
唐永福，燕山大学教授，博士生导师。从事固态锂电池等高性能电化学储能器件的开发及球差校正环境透射电镜原位表征研究。近年来，主持国家自然科学基金等科研项目10余项，获河北省“青年拔尖人才”、河北省“三三三”人才等荣誉；以第一/通讯作者在Nat. Nano technol., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Nano Lett., ACS Nano, ACS Energy Lett., Sci. Bull.等国内外期刊发表论文50篇（影响因子大于10.0论文17篇）；论文他引2400余次，h因子为27；申请国家发明专利10项，已授权6项。
资料来源：
李娜，等. 一种无粘结剂的柔性正极材料用于可充电的钠空气电池
张三佩，等. 二次钠-空气电池的研究进展
常世磊. 准固态钠−空气/二氧化碳电池的电化学性能研究
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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