锂离子电池已经成为了各个行业的储能首选，从手机到汽车，几乎无所不包。但是它的电极材料（锂 / Li）比较稀有，因此开采和精炼占据了成本的大头。多年来，我们一直在寻找更实惠的替代品。而斯坦福大学的研究人员们，就将目光瞄向了古老的材料（盐 / NaCl）上 —— 其最新研制的钠离子电池，能够以 80% 不到的成本，存储与锂离子电池相当的能量！
图 1：Na2C6O6 分子结构，及其在纳电池中、于不同条件下所表现的电化学性质（不一致的相变）
斯坦福大学最新开发的钠离子电池，已在储能成本上将锂离子电池远远抛在后头。地球拥有广阔的海洋和盐湖等钠盐来源，因而钠离子无疑成为了一个完美的低成本储能候选。
图 2：Na2C6O6 充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程的相位变换
此外钠电池可以有许多种形态，比如笔记本电脑上常见的 18650 电芯。首席研究者 Zhenan Bao 表示：“性能上，锂元素暂时还找不到对手。但它实在太贵太稀有，因而我们需要开发元素更加丰富、成本更加低廉的钠基电池”。
图 3：Na2C6O6 在充钠-去钠（嵌纳-脱纳）过程中的电压变化。
斯坦福团队采用了钠盐电极的设计，充上正电荷的钠离子会游向充负电荷的磷正极 —— 这两种元素在自然界中的储量都很丰富。研究人员还称：为了改进充放电循环周期，他们分析了电池工作时，钠离子附着和脱离阴极的原子力水平。
图 4：可逆相变期间的形态学变化，以及 Na2C6O6 储钠的氧化-还原机制
最终，他们的钠离子电池实现了高达 484 mAh/g 的可逆容量、以及 726 Wh/kg 的能量密度。新电池的能源效率据称超过了 87%，至于最重要的成本方面，研究人员声称可以 80% 不到的投入，实现与锂离子电池相当的储电量。
图 5：Na2C6O6 电极在半电池和全电池中的电化学四储钠表现
下一步，团队将在磷阳极上投入更多精力，以便压榨出钠离子电池的更多性能。与锂离子相比，团队也希望进一步提升钠离子电池的体积能量密度。这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然能源》（Nature Energy）期刊上。
[编译自：New Atlas , 来源：Standford University]
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