从化石燃料向可再生能源的转变需要经济、高性能的电化学储能技术。高温金属氯化钠电池结合了长循环寿命，高比能量，无自放电，基本无需维护，同时使用丰富的原材料等优点。然而，复杂的商业管状电池的高生产成本和有限的倍率性能严重阻碍了其在移动和固定存储应用中的大规模部署。
近日，瑞士联邦材料科学与技术实验室Meike V. F. Heinz报道了比较了采用Fe/Ni正极的平面金属氯化钠电池和采用纯Ni正极的电池。
文章要点
1）基于倍率测试，研究人员发现欧姆电池在大部分循环窗口内的行为与组成无关。通过对有效电池电阻的分析，发现在正极中结合Fe和Ni可以引发两个单独的反应前沿在正极上进行。结果表明，有效电池电阻随荷电状态（SOC）呈现非单调行为。
2）采用Fe/Ni正极的电池在50次循环中的放电比能量和比功率分别为277 Wh kg−1和550 W kg−1。电池性能大大超过先前关于平面金属氯化钠电池的报道，将比功率提高了2倍以上，同时与迄今性能最好的电池相比，比能量提高了87%。值得注意的是，使用纯Ni正极的电池显示出更高的比放电功率1022 W kg−1，同时在总共140次循环中保持了258 Wh kg−1的高比放电能量，从而使比功率提高了4倍以上，同时比能量提高了74%。此外，Ni正极的充电性能也大大提高，比功率为976 W kg−1，比容量为127 mAh g−1。
研究表明，基于对所涉及的电化学和传输过程的机理的了解，合理设计正极为显著提高钠-金属氯化物电池技术的性能提供了一条途径。
参考文献
Gustav Graeber, et al, Rational Cathode Design for High-Power Sodium-Metal Chloride Batteries, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202106367
https://doi.org/10.1002/adfm.202106367
