华盛顿州立大学（Washington State University，WSU）和太平洋西北国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）的研究人员创建了一种钠离子（Sodium-Ion）电池，储能表现与运行效率和一些商用锂离子（Lithium-Ion）电池的化学性能相当，这使得今后透过丰富廉价的材料开发有潜在商用可行性的电池技术成为可能。
钠离子电池充电 1 千次，仍保持 80% 以上电池容量
团队发表了迄今钠离子电池的最佳效能结果，能提供与某些锂离子电池相当的容量并成功充电，即使充电超过 1 千次，仍能保持 80% 以上电量。由华盛顿州立大学机械与材料工程学院教授林月河（Lin Yuehe）和 PNNL 实验室资深研究员李晓林（Xiaolin Li）领衔主导的研究论文发表在《美国化学学会能源研究快报》(ACS Energy Letters）。
“这是钠离子电池的重大发展，”支持 PNNL 实验室研究的美国能源部（Department of Energy，DOE）辖下电力传输与能源可靠度办公室（Office of Electricity Delivery and Energy Reliability）能源储存总监 Imre Gyuk 博士指出：“在许多应用，人们对钠离子取代锂离子电池的潜力非常感兴趣。”
如今锂离子电池无处不在，广泛应用在手机、笔电和电动汽车等，但是由钴、锂等稀有且昂贵的材料制成，这些材料大多取自美国以外地区。随着人们对电动车和电力储存需求增加，这些材料将更难取得，且也可能成本更贵。再者，锂电池对满足电网日益成长的巨大储能需求也有问题。
另一方面，钠离子电池是由地球海洋或地壳廉价、丰富且可持续取得的钠制成，因此可当作大规模能源储存的理想选择。不幸的是，储能表现不如锂电池。 换言之，难以透过充电达到所需有效储能。关键问题全出在原被人们视为充满发展前景的阴极（Cathode）材料，这是因为阴极表面会形成一层非活性且会阻止纳离子流动的钠晶体，结果就是电池怎么充也充不饱。
透过分层式金属氧化物阴极，改善交互作用与电池循环寿命
“关键挑战在于电池得具备更高的能量密度和更好的循环寿命（Cycle Life），”论文第一作者 WSU 大学博士研究生，现于劳伦斯柏克莱国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）工作的 Junhua Song 表示。
研究工作的一部分是，研究团队制作一个分层式金属氧化物阴极，以及包含额外钠离子的电解液，进而创造出能与阴极间有更好交互作用的“更咸的汤”。阴极设计和电解质系统让钠离子得以持续运动，并防止非活性表面晶体形成，进而不受阻碍的发电。
“我们的研究揭示了阴极结构演变乃至与电解液交互作用的阴极表面至关重要的关联性，”林月河表示：“这是迄今所有‘具分层阴极的钠离子电池’相关发表研究的最佳结果，表明这是可与锂离子电池媲美的可行技术。”
如今研究人员致力于更进一步研究并了解电解液与阴极之间的重要交互作用，如此一来就可采用不同材料改进电池设计。团队还想设计出一种不需用到钴的电池，毕竟钴是另一种相对昂贵且稀有的金属。
“这项工作为开发实用的钠离子电池奠立了厚实的基础，而我们获得关于阴极─电解液交互作用的基本见解，也让我们清楚看到如何在钠离子电池及其他类型电池化学物质，开发未来无钴或低钴阴极材料的可行方法。”Junhua Song 表示：“如果我们真能找到锂和钴的可替代物，那么钠离子电池就能与锂离子电池一争高下了。届时，将会改变整个电池界的游戏规则。”
- Researchers develop viable sodium battery
（首图来源：WSU）
