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（圖片來源： 韓國海事和海洋大學 ）

 

       人們越來越意識到，環境危機迫在眉睫，因此科學家們開始積極尋找可持續的能源。可充電電池（如鋰離子電池）被迅速普及，與此同時，“綠色”技術產品，如電動船和其他電動車輛也得到了不斷發展。但由于鋰資源稀有且難以分配，其可持續性受到質疑，同時還存在成本急劇上升的風險。

 

       因此，研究人員轉向研究鈉離子電池（SIBs），其在電化學方面與鋰離子電池類似，并具有更多鈉離子、生產成本更低等優點。但是，當前SIBs中的標準負極材料為石墨，而石墨在鈉離子的作用下熱力學會不穩定，因此會導致電池可逆容量（存儲能力衡量標準）和性能降低。

 

       據外媒報道，韓國海事和海洋大學的研究人員開始尋找一種適用于SIBs的非石墨負極材料。首席科學家Jun Kang博士稱：“由于SIBs的性能不佳，僅為鋰離子電池容量的1/10，因此找到一種可以替代石墨，同時又保持其成本低且穩定特質的高效負極材料至關重要。”

 

       科學家們公布了以下策略，以突破SIBs中碳基負極材料的局限性：（1）采用分層的多孔結構，促進Na+從電解質的主體區域快速遷移到活性物質界面；（2）保留Na+遷移至界面的較大比表面積，從而在活性材料中可被訪問；（3）保留能夠從表面到內部共嵌入的表面缺陷和孔結構；（4）保留由缺陷和孔隙插入到活性材料中的Na+中的納米結構，這些缺陷和孔隙具有短擴散路徑；（5）增加活性位點的數量，因為元素通過異質元素摻雜而產生外在缺陷。這些策略顯著改善了電池的電化學性能，甚至超越當前鋰離子電池。

 

       在之前的兩項研究中，研究人員使用磷和硫元素成功對以上策略進行了測試。Kang博士對此項技術的潛在應用非常樂觀，如電動船和電動車輛、無人機及高性能CPU。他表示：“這五個策略可提供良好的容量保持能力、可逆容量、超高循環穩定性、高初始庫倫效率（80％）和出色的倍率性能。這意味著，即使使用率很高，電池壽命也會很長。”

 

       鑒于鈉離子比鋰離子更具優勢，因此，此項研究發現將給可持續、廉價、高性能電池的工程設計帶來重大影響，使人類距未來的節能世界更進一步。