全固態鈉離子電池安全性高，運作方式也跟常見的鋰離子電池差不多，且鈉的地殼含量比鋰還要多，為受看好的新生代電池，而現在美國科學家再幫全固態鈉離子電池提高裝備性能，運用新型有機陰極讓電池穩定性跟能量密度更上一層樓。
固態鈉離子電池除了具有不易起火燃燒優點，也有成本低、原材料豐富優勢，但在發展成熟的鋰離子電池面前，鈉電池還是個蹣跚學步的幼童，要商業化還有許多挑戰待跨越，像是在電池充放電途中鈉離子容易迷路、固態電解質與電極之間接觸不良跟固態電解質介面（material-solid electrolyte interfaces）降低儲電性能等。
通常鋰離子電池在電池首次充放電時，電極與電解質之間會形成固態電解質特性的鈍化層，其便是固態電解質介面，厚度約為千分之公釐，在鋰電池中可保護碳粒與酸性電解質發生有害反應，同時讓離子在電極跟電解質之間穿梭。
然而在鈉離子電池中，固態電解質介面就是個大難題，當充電電壓高於硫化物電解質，電解質跟電極之間就會出現電阻層（resistive layer）。
對此，美國休士頓大學帶來新型的電極設計，希望可運用有機聚合物芘四酮（pyrene-4,5,9,10-tetraone，PTO）來解決這些問題。休士頓大學電機與電腦工程副教授 Yan Yao 表示，與過去的無機材料相比，PTO 更具優勢，且透過全新的陰極，研究也首次發現，陰極和電解質之間的電阻介面可逆轉（reverse），進而延長電池的壽命跟提高穩定性。
休士頓大學電機與電腦工程助理教授 Leonard Liang 則表示，在電池運作中，界面可逆性是一大重點，這讓固態電池可在不減少壽命的情況下，提高能量密度。通常一旦形成電阻層，固態電池的儲電性能就會歸零，扭轉這狀況將有助於研發壽命與能量密度兼具的固態鈉電池。
除此之外，由於新型電極是由有機聚合物組成，柔韌性較高，可解決過去剛性陰極跟固態電解質接觸不良的問題。其中陰極材料在電池充放電時，會不斷膨脹與收縮，進而產生壓力，假如材料無法迅速排解壓力，材料可能就會出現裂縫。
目前團隊也已打造出 PTO 電池原型，其表現也相當良好，其能量比（specific energy）約為每公斤 587 Wh，循環穩定性則達 500 次，初步顯示休士頓大學的有機陰極材料具成效，未來有機會研發性能更強的固態鈉離子電池。
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（首圖來源：pixabay）
