现今人们相当依赖锂离子电池，在电动车与电池储能系统的带动下，锂电池与锂矿的需求更是与日俱增，然而锂原料终有用尽的一天，到时是否会发生能源浩劫？因此美国普渡大学转向瞄准原料更加丰富、材料也较为便宜的钠离子电池，近期更成功解决钠离子电池在充放电离子“迷路”难题，进一步提升电池充放电稳定性与容量。
钠在地壳蕴含量与成本方面都略胜锂矿一筹，其中钠地壳含量多达 2.6%，蕴含量排行第 6 多，相较之下锂才 27 名，若以成本来说，锂与钠更是相差 100 倍，锂每公吨约 15,000 美元，钠则是 150 美元，显然钠在电池的赢面更大，但为何钠离子电池至今仍无法达到商业化？
目前科学家已经可以控制钠遇水燃烧反应，只是在迈向商业化的道路，钠离子电池还有一大障碍待解决──在电池充放电途中钠离子容易迷路。钠离子电池运作方式跟锂离子电池一样，主要依靠钠离子在阴极和阳极之间移动来运作，但钠离子在充放电期间容易附着在阳极，而不会往阴极移动。
这种情形也被称为固体电解质界面（solid-electrolyte interphase，SEI），离子会在石墨电极上形成千分之毫米厚的薄膜，可保护碳粒与酸性电解质发生有害反应，同时让离子在电极跟电解质之间穿梭，普渡大学化学工程副教授 Vilas Pol 表示，出现 SEI 现象并非坏事，只是 SEI 薄膜太厚会消耗充电所需的钠离子。
因此普渡大学提出一项解决方案，若把钠制成粉末状，就可以为 SEI 提供所需的钠来保护碳粒，也不会消耗充放电所需的钠离子。研究为了减少钠与水汽的接触，团队在装满惰性气体氩气的手套箱进行实验，并利用超声波把块状钠融化成像是葡萄牛奶般的液体，最后再将液体冷却，并将他们悬浮于己烷溶液中、让钠颗粒在溶液中可均匀分布。
▲ 普渡大学研究发现，钠虽然存有遇水爆炸的挑战，但在电池中表现良好。图为呈淡紫色的钠溶液。
实验结果也相当符合科学家的期待，在阳极或是阴极滴入几滴钠悬浮液（suspension）后，钠离子电池充放电稳定性与电池容量皆有效提高。Pol 表示，只要略为修改电极加工制程就能提升电池性能，这也是帮助钠离子电池迈向商业化的另一种方式。
虽然钠离子的体积约为锂离子的两倍，重量或是能量密度或许无法比锂离子电池相比，但该技术成本较低，有望大幅降低电网级电池储能系统成本，各方研究机构皆引颈期盼钠离子电池的发展，目前普渡大学新技术已提交临时申请。
- Super cheap earth element to advance new battery tech to the industry
（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：普渡大学）
