新材料将钠离子电池能量密度提升至 458Wh/kg，逼近锂离子电池

IT之家报道，休斯顿大学卡内帕研究实验室领导的国际研究团队最近推出一种创新的钠离子电池材料，可显著提升电池效率和能量性能，为打造更具可持续性和经济性的能源未来奠定基础。

根据IT之家的消息，长期以来，锂离子电池一直是各类设备如智能手机、笔记本电脑甚至电动汽车的首选技术。然而，随着锂资源稀缺、价格昂贵、开采困难等问题日益凸显，人们开始担忧锂离子电池的未来，全球科学家正致力于寻找可行的替代方案。

这项最新研究侧重于一种化学式为 Na_xV₂ (PO₄) ₃ 的磷酸钒钠材料。研究表明，该材料可将钠离子电池的能量密度提高至15%以上。新型材料的电池能量密度达到458 Wh/kg，明显高于目前钠离子电池的396 Wh/kg，使其性能更接近于锂离子电池。

“钠的价格仅为锂的约1/50，甚至可以从海水中提取，这使得其成为更可持续的大规模储能选择，”休斯顿大学电气与计算机工程助理教授、卡内帕实验室首席研究员皮耶尔马努埃莱・卡内帕表示，“利用钠离子电池的生产成本可能更低廉、更便捷，有助于减少对锂的依赖，从而推动全球范围内更易获取的电池技术。”

研究团队使用新型材料 NaxV2 (PO4) 3 制作了电池原型，并展示出显著的储能性能提升。Na_xV₂ (PO₄) ₃ 属于“钠超离子导体”（NaSICONs）系列，设计允许钠离子在充电和放电过程中顺畅进出电池。

与现有材料不同，Na_xV₂ (PO₄) ₃ 具备独特的钠离子处理方式，使其能够在单相系统下运行，即在释放或吸收钠离子时维持稳定。这确保了 NaSICON 在充放电过程中保持稳定，并提供连续3.7伏的电压，高于目前材料的3.37伏。

尽管电压差异看似微小，但却显著提升了电池的能量密度。其中的关键在于钒，因其能以多种稳定状态存在，从而实现更多能量的储存与释放。

这项研究的重要性不仅仅局限于钠离子电池本身。用于制备 NaxV2 (PO4) 3 的方法还可应用于其他具有类似化学特性的材料，为先进储能技术打开新的可能性。这将对多个领域产生影响，从更经济、更可持续的设备电池供电，到助推我们走向更清洁的能源经济。

休斯顿大学卡内帕说：“我们的目标是为能量储存寻找清洁、可持续的解决方案，”“这种材料显示，钠离子电池能够在满足现代高能需求的同时，在成本效益和环境友好性方面取得平衡。”

相关研究成果已在《自然・材料》期刊上发表。

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