近年來(lái)，世界各地的工程師一直在嘗試設(shè)計(jì)更具可持續(xù)性和成本效益的新電池和儲(chǔ)能技術(shù)。引起特別興趣的解決方案之一是鈉基電池技術(shù)。與傳統(tǒng)和廣泛使用的鋰基電池相比，鈉離子電池具有許多優(yōu)勢(shì)。最值得注意的是，由于我們星球上的鈉含量豐富且易于采購(gòu)，因此它們可以負(fù)擔(dān)得起且易于大規(guī)模生產(chǎn)。

盡管它們可能具有優(yōu)勢(shì)，但迄今為止開發(fā)的大多數(shù)鈉離子電池都表現(xiàn)出低能量密度，這是由于鈉的原子尺寸相對(duì)較大且重量相當(dāng)大。通常，這些電池的能量密度低于160Whkg-1，明顯低于鋰離子電池。

中國(guó)科學(xué)院、海納電池科技有限公司、長(zhǎng)三角物理研究中心和天目湖先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研究所的研究人員最近推出了一種設(shè)計(jì)策略，以實(shí)現(xiàn)具有更高能量密度的鈉離子電池。他們?cè)贜atureEnergy上發(fā)表的一篇論文中介紹了他們的方法，該方法需要在電池內(nèi)部引入石墨碳涂層，特別是在鋁集電器上。

研究人員在他們的論文中寫道：“我們報(bào)告了一種初始無(wú)陽(yáng)極鈉電池，其能量密度超過(guò)200Whkg-1，甚至高于商用LiFePO4||石墨電池。”“通過(guò)在鋁集流體上引入石墨碳涂層和電池中的含硼電解質(zhì)，我們表明均勻的成核和堅(jiān)固的界面能夠?qū)崿F(xiàn)可逆和無(wú)裂紋的鈉沉積。”

研究人員使用他們的設(shè)計(jì)策略來(lái)制造無(wú)陽(yáng)極鈉電池。這些電池是使用界面工程方法制造的，每個(gè)都包括硼基電解質(zhì)、石墨集流體和層狀氧化物陰極。

然后，他們?cè)谝幌盗袦y(cè)試中評(píng)估了他們的電池，發(fā)現(xiàn)與其他鈉基電池技術(shù)相比，它們具有顯著的能量密度。此外，他們的電池具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，這表明它們可以長(zhǎng)時(shí)間可靠地運(yùn)行。

研究人員在他們的論文中補(bǔ)充說(shuō)：“受益于構(gòu)建的協(xié)同界面產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，鈉電池在不施加額外壓力的情況下的循環(huán)壽命達(dá)到260次循環(huán)，這是零過(guò)量鈉的大型電池的最長(zhǎng)壽命。”.“從這項(xiàng)工作中的鈉電鍍/剝離行為和界面化學(xué)中獲得的見解為進(jìn)一步開發(fā)具有更高性能的鈉電池鋪平了道路。”

這組研究人員收集的初步結(jié)果突顯了他們的設(shè)計(jì)在制造鈉基電池方面的前景，這種電池可以在現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境中大規(guī)模引入。將來(lái)，他們的論文可能會(huì)啟發(fā)其他團(tuán)隊(duì)測(cè)試類似的設(shè)計(jì)策略，最終為制造新的、可實(shí)施的鈉離子電池解決方案鋪平道路。