鈉離子電池有望取代鋰離子電池，用于大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)施。與鋰離子電池相比，它具有比能量高、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，尤其是鈉儲(chǔ)量豐富。然而，鈉正極較難開發(fā)，因?yàn)殡娮油ㄟ^正極材料進(jìn)入電池中，許多候選材料不穩(wěn)定或無法承受高壓。

（圖片來源：AIP）

據(jù)外媒報(bào)道，為了找到解決方案，成均館大學(xué)（Sungkyunkwan University）、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（University of Texas at Austin）和布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Brookhaven National Laboratory）的研究人員著眼于自然，以哺乳動(dòng)物骨骼為靈感開發(fā)鈉正極。

研究人員Ho Seok Park表示：“我們相信，大自然為解決技術(shù)問題提供了很有希望的解決方案。我們希望能找到理想架構(gòu)，解決這些動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性方面的局限性。”

哺乳動(dòng)物的骨骼結(jié)構(gòu)由內(nèi)部多孔的海綿骨組成，可以儲(chǔ)存和運(yùn)輸骨髓。其周圍是堅(jiān)硬、致密的骨骼，可在嚴(yán)重的應(yīng)力下保持機(jī)械和結(jié)構(gòu)的完整性。根據(jù)這一設(shè)計(jì)架構(gòu)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出由Na3V2(PO4)3結(jié)構(gòu)（也稱為NVP）組成的多孔系統(tǒng)，其周圍環(huán)繞著一層致密的還原氧化石墨烯(rGO)外殼。NVP是一種能快速傳輸鈉離子的鈉正極材料，但結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

這種骨狀構(gòu)造有助于提高系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性，減少由電化學(xué)和機(jī)械應(yīng)力造成的永久性損壞。同時(shí)，NVP和rGO相結(jié)合，為鈉離子創(chuàng)造了更為有利的環(huán)境，從而提高體系的穩(wěn)定性。電池可以以超高倍率充電，并在10000次充放電循環(huán)后，保持90%以上的容量，當(dāng)然這取決于充電倍率。

然而，研究人員指出，這項(xiàng)工作目前尚處于概念驗(yàn)證階段。要實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用，還需要做更多的工作。Park表示：“為了更實(shí)際的應(yīng)用，需要大規(guī)模合成骨啟發(fā)NVP，優(yōu)化其成分和結(jié)構(gòu)，以及制造和測(cè)試大面積高載荷電極。”