鋰離子電池已經成為了各個行業的儲能首選，從手機到汽車，幾乎無所不包。但是它的電極材料（鋰/Li）比較稀有，因此開采和精煉占據了成本的大頭。

 

 

鋰離子電池已經成為了各個行業的儲能首選，從手機到汽車，幾乎無所不包。但是它的電極材料（鋰/Li）比較稀有，因此開采和精煉占據了成本的大頭。多年來，我們一直在尋找更實惠的替代品。而斯坦福大學的研究人員們，就將目光瞄向了古老的材料（鹽/NaCl）上——其最新研制的鈉離子電池，能夠以80%不到的成本，存儲與鋰離子電池相當的能量！

 

 

圖1：Na2C6O6分子結構，及其在納電池中、于不同條件下所表現的電化學性質（不一致的相變）。

 

斯坦福大學最新開發的鈉離子電池，已在儲能成本上將鋰離子電池遠遠拋在后頭。地球擁有廣闊的海洋和鹽湖等鈉鹽來源，因而鈉離子無疑成為了一個完美的低成本儲能候選。

 

 

圖2：Na2C6O6充鈉-去鈉（嵌納-脫納）過程的相位變換

 

此外鈉電池可以有許多種形態，比如筆記本電腦上常見的18650電芯。首席研究者Zhenan Bao表示：“性能上，鋰元素暫時還找不到對手。但它實在太貴太稀有，因而我們需要開發元素更加豐富、成本更加低廉的鈉基電池”。

 

 

圖3：Na2C6O6在充鈉-去鈉（嵌納-脫納）過程中的電壓變化

 

斯坦福團隊采用了鈉鹽電極的設計，充上正電荷的鈉離子會游向充負電荷的磷正極——這兩種元素在自然界中的儲量都很豐富。研究人員還稱：為了改進充放電循環周期，他們分析了電池工作時，鈉離子附著和脫離陰極的原子力水平。

 

 

 

圖4：可逆相變期間的形態學變化，以及Na2C6O6儲鈉的氧化-還原機制

 

最終，他們的鈉離子電池實現了高達484 mAh/g的可逆容量、以及726 Wh/kg的能量密度。新電池的能源效率據稱超過了87%，至于最重要的成本方面，研究人員聲稱可以80%不到的投入，實現與鋰離子電池相當的儲電量。

 

 

圖5：Na2C6O6電極在半電池和全電池中的電化學四儲鈉表現