·科技簡訊·

諾獎得主古迪諾夫團隊開發玻璃電池

2019 年10 月9 日， 諾貝爾化學獎正式授予美國固體物理學家約翰·巴尼斯特·古迪納夫（John B.Goodenough）、英裔美國化學家斯坦利·威廷漢（Stanley Whittingham） 和日本化學家吉野彰（Akira Yoshino）， 以表彰他們在鋰離子電池研發方面所做出的巨大貢獻， 同時這也恰恰反映了鋰離子電池技術對當今世界的影響深遠。

就在不久前， 古迪諾夫教授領導的團隊提交一項以玻璃為關鍵組件的新型電池專利申請。 新型玻璃電池的存儲容量明顯增加， 有望進一步取代內燃機，加速汽車電動化進程。

研究人員表示，通過向玻璃中注入鈉或鋰，使其在電池內形成電極， 新電池技術的儲能能力可達到同類鋰離子電池的3 倍。 全新玻璃電池既不揮發也不易燃， 也未出現一直困擾鋰離子電池的鋰枝晶生長問題。 枝晶失控生長容易導致短路，并帶來安全隱患。 研究人員稱，如果新電極能夠實現商業化，可使玻璃電池突破價格障礙，促進電動汽車推廣，重振交通運輸業。

眾所周知，鋰電池大規模應用的其中一個障礙就是居高不下的成本。 一旦該環節被打通，將對這個高度依賴新能源電池的世界產生難以估量的影響。

作為德克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院（Cockrell School of Engineering at the University of Texas,Austin）的名譽教授古迪納夫表示，新技術使電動汽車在成本和便利性方面可與內燃機相競爭，并且可以用來在電網上存儲間歇性太陽能和風能。

德克薩斯大學奧斯汀分校的研究員瑪麗亞·海倫娜·布拉加（Maria Helena Braga）說，早期測試表明，新型電池的充放電周期可能達到“數千次”，超過典型鎳錳鈷或磷酸鐵鋰電池的平均水平（1 000～2 000 次循環），而且充電時間僅需數分鐘。

此外，玻璃電極可以承受的溫度范圍更廣，通常為-20～60 ℃。專利中描述：“含有水溶劑化玻璃/非晶態固體電解質的可充電電池，是一種安全、低成本的固定電池，能夠儲存大量電能，供電網使用，或為電動汽車的電池或電容器充電，因為固定電池的運行溫度范圍可以一直保持在很小的范圍內，而且成本很低。 因為電解質中堿性離子傳輸的活化能很小，所以由便攜式可充電電池提供動力的電動汽車可以在廣泛的環境溫度下運行”。

據悉，魁北克水電局（Hydro-Québec）正致力實現玻璃電池的商業化，并計劃“在兩年內將該技術應用于一個或多個商業合作伙伴身上”。

魁北克水電局和古迪納夫團隊的合作始于1996 年，玻璃電池是他們合作的“第三代電池”。

資訊來源：IEEE SPECTRUM.2020-05-28