在钠电池材料中留存水分可提升性能并实现海水淡化。

钠离子电池在可持续能源存储的未来中或将发挥关键作用，甚至有望助力将海水转化为安全饮用水。萨里大学的研究人员发现了一种简便方法，通过在一种关键电池材料中保留水分而非将其去除，来提升这类电池的性能。

当前，锂离子电池在储能市场占据主导地位，但其依赖的材料成本高昂且可能对环境造成危害。相比之下，钠资源丰富且广泛可得，因而成为颇具吸引力的替代选项。然而，主要障碍在于如何使钠基系统的性能达到或接近锂基系统的水平。

对熟悉材料的再思考

在一项发表于《材料化学杂志A》的研究中，研究团队阐释了：一种广为人知的钠基化合物——氧化钒钠，在保留其天然含水量的条件下，性能表现要优异得多。

这种名为纳米结构水合钒酸钠（NVOH）的材料，在储能容量、充电速度和长期稳定性方面均展现出显著提升，历经400余次充电循环后仍能保持高效性能。

实验室测试显示，这种材料的“湿润”版本存储电荷的能力几乎是传统钠离子材料的两倍，在目前已报道的阴极材料中，其性能位居前列。

萨里大学化学与化学工程学院研究员、该论文第一作者丹尼尔·科曼德博士表示：“我们的研究结果完全出乎意料。氧化钒钠已问世多年，人们通常会对其进行热处理以去除水分，因为人们认为水分会引发问题。我们决定挑战这一假设，结果远超预期。该材料展现出了远超预期的强劲性能与稳定性，甚至可能为这些电池未来的应用方式开辟令人振奋的新前景。”

储能邂逅海水淡化

研究团队还测试了该材料在盐水（最具挑战性的环境之一）中的表现。结果显示，该材料不仅持续有效发挥作用，还能从溶液中去除钠元素，与此同时，石墨电极会提取氯离子——这一过程被称为电化学脱盐。

科曼德博士补充道：“能够在盐水中使用水合五氧化二钒，这真是一项令人振奋的发现。这表明钠离子电池不仅能储存能量，还能助力海水脱盐。长远来看，这意味着我们或许能够设计出这样的系统：以海水作为完全安全、免费且储量丰富的电解质，同时在这一过程中还能产出淡水。”

迈向实用、低成本电池之路

这一突破或将加速钠离子电池的研发进程，使其成为当下锂基技术的可行替代方案。

使用丰富且低成本的材料，让这些电池更为安全、更具可持续性，其潜在应用范围广泛，既可用于电网可再生能源的存储，也可为电动汽车提供动力。萨里大学团队所采用的方法还简化了高性能钠电池的制造流程，推动大规模、具有商业可行性的储能技术向前迈进了一步。

参考文献：丹尼尔·科曼德（Daniel Commandeur）、弗拉德·斯托洛詹（Vlad Stolojan）、莫妮卡·费利佩-索特洛（Monica Felipe-Sotelo）、詹姆斯·赖特（James Wright）、大卫·沃森（David Watson）和罗伯特·C·T·斯莱德（Robert C. T. Slade）于2025年9月15日发表于《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A）的文章《纳米结构水合钒酸钠——一种在有机介质中应用及用于水脱盐的多功能钠离子阴极材料》。DOI编号：10.1039/D5TA05128B

资助方：英国皇家学会（资助编号：RG\R1\251473）