鈉離子電池突破能量密度瓶頸，「加水」成關鍵技術

英國薩里大學研究團隊發表鈉離子電池技術突破，透過在正極材料中「保留水分」，成功讓電池儲能容量幾乎提升至原本的兩倍，使鈉離子電池在能量密度方面取得實質進展，也為低成本儲能技術開啟新的可能性。相關研究已發表於《Journal of Materials Chemistry A》。

不同電池技術的優勢與限制

目前全球儲能與動力電池市場仍以鋰離子電池為主流。鋰電池具備高能量密度與輕量化優勢，因此廣泛應用於電動車與消費性電子產品。然而，其缺點亦相當明顯，包括鋰礦開採成本高昂、對環境造成衝擊，以及供應鏈涉及地緣政治風險。此外，鋰電池在高溫環境下可能過熱甚至起火，在極低溫條件下效能也會下降。

相較之下，鈉元素儲量豐富、取得容易，材料成本明顯較低，且幾乎不存在供應鏈瓶頸，因此被視為具潛力的替代技術。不過，鈉離子電池長期面臨重量較重、能量密度偏低的挑戰，在相同體積與重量條件下可提供的電量較少，這也使部分產業界對其商業應用仍持保留態度。

「加水」成為提升儲能關鍵

此次研究的關鍵突破，在於團隊選用奈米結構釩酸鹽水合物（NVOH）作為正極材料，並刻意保留其水分結構，而非如過往慣例進行脫水處理。研究發現，水分可使材料的層狀結構略為撐開，為鈉離子提供更寬廣的移動通道，使離子更順暢地進出正極，進而提升整體儲能能力。

測試顯示，採用該材料的鈉離子電池在超過 400 次充放電循環後仍維持穩定性能。更值得注意的是，研究團隊亦發現水合 NVOH 在鹽水環境下同樣表現優異，未來甚至可能設計出以海水作為電解質的系統，同步結合淡化功能。

鈉離子電池發展仍具想像空間

目前儲能市場雖仍以鋰電池為主，但隨著材料科學持續突破與新製程方法的驗證，鈉離子電池正逐步補齊能量密度這一關鍵短板。若未來在量產穩定性與系統整合方面進一步成熟，鈉離子電池有望放大在儲能電池的占比，挑戰鋰電池在儲能市場地位。

Leaving water in batteries nearly doubles energy storage

（首圖來源：University of Surrey）