圖1：Na2C6O6分子結(jié)構(gòu)，及其在納電池中、于不同條件下所表現(xiàn)的電化學(xué)性質(zhì)（不一致的相變）。

 

斯坦福大學(xué)最新開發(fā)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(tài)，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(fā)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(shè)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(huán)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(tài)學(xué)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(xiàn)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(jù)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(xiàn)與鋰離子電池相當(dāng)?shù)膬﹄娏俊?/div> 下一步，團隊將在磷陽極上投入更多精力，以便壓榨出鈉離子電池的更多性能。與鋰離子相比，團隊也希望進一步提升鈉離子電池的體積能量密度。這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《自然能源》（Nature Energy）期刊上。