一项意外突破有望让钠离子电池与锂电池一较高下，甚至还能将海水转化为饮用水。科学家发现，在关键电池材料中保留水分（而非像传统做法那样将其去除）可显著提升性能。这种"湿态"材料的储电量几乎翻倍，充电速度更快，且历经数百次循环仍保持稳定，位列迄今报道过的性能最优越的钠电池材料之一。
锂离子电池目前主导市场，但它们依赖于可能损害环境的昂贵材料。相比之下，钠元素丰富且易于获取。即便如此，对于钠离子系统来说，匹配锂离子技术的性能一直是一个主要障碍。
水提升钒酸钠性能
在发表于《材料化学杂志A》的研究中，科学家们研究了钒酸钠这种著名的钠基化合物。他们发现，允许这种材料保留其天然含水量，能显著增强其在电池内部的功能。
这种被称为纳米结构水合钒酸钠（NVOH）的化合物，在其水合形式下使用时，展现出了远为强大的效果。它能存储更多的能量，充电速度更快，并在超过400次充放电循环中保持稳定性。
在测试中，水合版本的存储电荷量几乎是标准钠离子正极材料的两倍。这一性能使其位列迄今为止所报道的钠离子电池顶尖正极材料之中。
萨里大学化学与化学工程学院研究员、该论文的主要作者丹尼尔·科曼多尔博士表示：
"我们的结果完全出乎意料。钒酸钠已经存在多年，人们通常对其进行热处理以去除水分，因为认为水会引发问题。我们决定挑战这一假设，结果远超我们的预期。该材料表现出的性能和稳定性远超想象，甚至可能为这些电池未来的应用方式创造令人兴奋的新可能性。"
海水运行与电化学海水淡化
研究团队还探索了该材料在盐水中的表现，盐水对电池系统而言是一个要求特别苛刻的环境。它不仅继续有效运行，还从盐水溶液中去除钠离子。与此同时，在一个被称为电化学海水淡化技术的过程中，石墨电极提取了氯离子。
科曼多尔博士补充道：
"能够在盐水中使用水合钒酸钠是一个令人非常兴奋的发现，这表明钠离子电池不仅仅可以储存能量——它们还可以帮助从水中去除盐分。从长远来看，这意味着我们或许能够设计出这样的系统：既使用海水作为完全安全、免费且丰富的电解质，同时在此过程中还能生产淡水。"
迈向更安全、低成本的锂替代品
这一进展可能会加速钠离子电池作为锂技术实用替代品的应用。由于钠价格低廉且储量丰富，这些电池有潜力变得更安全、更经济、更环保。
可能的用途包括电网级大规模可再生能源存储以及电动汽车中的应用。通过简化高性能钠离子电池的生产，萨里团队的研究成果使商业上可行的可持续能源存储向现实又迈进了一步。