美國科學家最新研製出全球首個無陽極鈉固態電池，有助開發出廉價且能快速充電的大容量電池，以用於電動汽車和電網。相關研究論文發表於最新一期《自然．能源》雜誌。
鈉離子電池被視為最有潛力替代鋰電池的選項之一。雖然鋰電池已成為電動汽車和移動設備的標準配備，但其性能受到多方面因素制約。首先，鋰在地殼中的儲藏量有限；此外，鋰離子電池需求激增，導致鋰的價格不斷攀升。而鈉在地殼中的儲量約是鋰的1000倍，同時也是一種更環保的電池材料。
傳統電池結構包括一個陰極和一個陽極。充電過程中，陽極儲存離子；放電過程中，離子從陽極通過電解質流到集電器（陰極），為設備和汽車供電。但「無陽極」電池裡直接在集電器表面通過鹼金屬的電化學沉積來存儲離子，這種方法不僅提高了電池的電壓和能量密度，還降低了成本，不過也會帶來新挑戰。
論文第一作者、美國加州大學聖達戈分校格雷森．戴伊謝爾解釋：無陽極電池中，電解質和集電器之間需要保持良好的接觸。使用液體電解質容易做到這一點，因為液體能四處流動，而固體電解質無法做到。但液體電解質在消耗活性材料的同時，會產生固體電解質介面堆積物，導致電池性能降低。
為解決這一問題，研究團隊另闢蹊徑，開發出一種新型鈉電池架構：他們採用了具有類似液體流動性的固體鋁粉來構建集電器。在電池組裝過程中，鋁粉在高壓下變得緻密，形成固體集電器，同時與電解質保持類似液體的接觸，實現了低成本、高效率的充放電循環。
研究團隊認為，新研製出來的鈉電池結構穩定，可循環數百次。去除陽極並用鈉代替鋰，使新型電池的生產過程變得更加經濟環保。創新性的固態設計也提高了電池的安全性。