与锂空气电池相比，可充电钠空气电池因其理论比能量密度高、成本低、充电电位低等优点而备受关注。然而，钠空气电池通常需要高纯度O2工作环境来实现其高性能，这无疑阻碍了将其用于高能量密度电池。尽管水系钠空气电池可以在空气中工作，但由于水系电解质的挥发性，导致长循环和高安全性仍然是水系钠空气电池发展面临的挑战。
近日，昆明理工大学梁风教授，德国伊尔梅瑙工业大学雷勇教授，加拿大西安大略大学孙学良教授报道了一种利用单壁碳纳米管（SWNTs）和室温离子液体（IL）组成的凝胶正极（SWNTs/IL）准固态钠空气电池，其在0.1 mA cm−2的电流密度下，实现了高安全性和125次循环的长循环寿命（528 h），性能远远高于准固态Na-O2电池。
文章要点
1）由于IL在凝胶中的良好润湿性促进了物理界面的接触，因此与IL/固体电解质界面相比，凝胶和固体电解质之间形成了更相容的界面。此外，在钠空气电池中使用凝胶正极有两个明显的结构优势：1）凝胶正极具有良好的三维连续的电子、离子和氧气通道，提供了充足的三相正极反应场所，没有任何液体电解质扩散；2）纳米管束的物理交联形成的凝胶为不溶性放电产物的沉积提供了足够的空间。同时，凝胶还具有良好的热稳定性，初始剪切粘度为668.4 Pa·s，可避免自身在环境空气中挥发和泄漏。
2）原位XRD表征表明，环境空气中的水逐渐沉积在凝胶正极的表面形成水层，在热力学上有利于高电导率NaOH可溶性放电产物的生成，从而显著提高了钠空气电池的放电容量。
这项工作对开发和推广钠空气电池的实际应用具有重要意义，为固态金属-空气电池的设计开辟了一条新的途径。
参考文献
Shilei Chang, et al, High-Performance Quasi-Solid-State Na-Air Battery via Gel Cathode by Confining Moisture, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202011151
https://doi.org/10.1002/adfm.202011151
