全球首款无阳极钠固态电池问世

加州大学圣地亚哥分校与芝加哥大学的研究团队共同研发出了全球首款无阳极钠固态电池。这项革命性技术以钠代替锂，结合无阳极和固态设计，在提升电池性能的同时显著降低了成本和环境影响，为电动汽车和电网存储提供了更具可持续性的解决方案。这一研究成果于7月3日发表在《自然·能源》杂志上。

钠：锂的可持续替代方案

传统锂离子电池是现代电子设备和电动车的核心，但锂的稀缺性和价格的快速上涨给行业发展带来了限制。相比之下，钠在地壳和海水中的储量是锂的1000倍，分布更广泛且提取过程对环境友好。研究团队指出，使用钠作为电池材料，既能降低对锂的依赖，也为全球电池制造提供了更公平的机会。

目前，全球超过75%的锂储量集中在南美洲的“锂三角”区域，而钠的普遍可得性将减少供应链的不平衡，同时减少环境破坏，为电池产业迈向可持续性铺平道路。

突破性架构：无阳极与固态设计的结合

研究团队采用了一种全新的电池架构，摒弃了传统电池中存储离子的阳极，将离子直接存储在集电器上的电化学沉积物中。这样的设计显著提高了电池的能量密度和电压，同时降低了制造成本。然而，传统液体电解质在无阳极电池中的应用会带来固体电解质中间相的堆积，导致电池寿命缩短。

为解决这一问题，团队创新性地开发了“流动的固体”技术。他们使用铝粉作为集电器材料，这种粉末在高压作用下致密化，形成与固体电解质的良好接触。通过这种方法，团队不仅克服了固态电解质的接触难题，还实现了电池的高效循环和低成本生产。

性能与应用前景：从实验室走向商业化

这种新型钠固态电池的性能表现令人瞩目，可在数百次循环中保持稳定性，甚至在某些情况下超过传统锂电池。研究团队表示，这项技术有望在电动汽车和可再生能源存储领域发挥重要作用，推动能源系统的转型。

团队成员戴舍尔博士指出：“钠固态电池不再是遥不可及的未来技术，它的性能和经济性使其在某些应用中成为锂电池的强有力替代品。”

此外，该团队已通过加州大学圣地亚哥分校的创新与商业化办公室提交了相关专利申请，这标志着这项技术向商业化迈出了重要一步。

清洁能源未来的多样化选择

研究人员设想，未来的能源存储系统将不再局限于单一的电池技术，而是通过多种清洁、廉价的电池选择，根据社会和市场需求灵活调整。无阳极钠固态电池的问世，为这一愿景提供了重要的技术支持。

这项研究不仅是材料科学领域的重大突破，也为全球能源系统的可持续发展提供了新方向。随着技术的进一步完善，无阳极钠固态电池有望成为下一代能源存储的核心技术，为减少碳排放和应对气候变化做出贡献。

参考文献：

[1]Paul Dailing.Lab creates world's first anode-free sodium solid-state battery[EB/OL](2024-07-03). https://techxplore.com/news/2024-07-lab-world-anode-free-sodium.html.