永續新聞網／全球合作開發高效鈉離子電池，助推清潔能源未來

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隨著鋰離子電池成為智慧手機、筆記型電腦與電動汽車等技術的核心，全球對鋰資源的依賴日益加劇。然而，鋰資源稀缺、成本高昂，且面臨地緣政治風險，這促使科學界積極尋找替代方案。近日，由休士頓大學 Canepa 研究實驗室領導的一個國際研究團隊成功開發出一種革命性新材料，用於提升鈉離子電池效能。該材料不僅大幅提高電池性能，更有望使電池技術更可持續、成本更低，為全球能源儲存領域帶來深遠影響。

▲休士頓大學團隊開發革命性磷酸釩鈉材料，大幅提升鈉離子電池性能，為能源儲存領域帶來更可持續、低成本的解決方案。（圖／永續新聞網提供）

創新材料提升電池性能

研究團隊開發的新型磷酸釩鈉材料（化學式：NaxV2(PO4)3），顯著提高了鈉離子電池的能量密度，從以往的396瓦時/公斤（Wh/kg）提升至458瓦時/公斤，增幅超過15%。

「鈉的成本幾乎比鋰低50倍，甚至可以從海水中提取，」休士頓大學電氣與計算機工程助理教授暨 Canepa 實驗室領導人 Pieremanuele Canepa 博士表示。「鈉離子電池不僅價格更低，且製造過程更加簡單，有助於減少對鋰的依賴，讓全球更多地區能夠負擔得起高效電池技術。」

NaxV2(PO4)3 具有獨特的穩定性，允許鈉離子在充電與放電過程中平穩流動，同時保持穩定的3.7伏特輸出電壓。相比現有材料的3.37伏特輸出電壓，該技術在能量儲存效率和穩定性方面實現了突破性進展。

此外，該材料利用釩元素的多穩定狀態特性，可更高效地儲存與釋放能量，使其成為未來高性能電池技術的理想選擇。「連續電壓輸出的特性意味著，電池在不損害電極穩定性的情況下能更高效運作，」Canepa 博士補充道。「這是鈉離子技術的一個重要里程碑。」

全球合作促進突破性進展

這一成果源於理論研究與實驗驗證的緊密結合。Canepa 實驗室與法國皮卡第大學和波爾多大學的實驗室合作，將理論模型應用於實驗，成功研發出具備高效能的新材料電池原型。

該材料屬於「鈉超離子導體」（NaSICONs）家族，設計用以優化鈉離子的流動特性。研究團隊不僅開發了材料，還成功製造出一個電池原型，展示了其在能量儲存上的顯著提升。

「這項合作證明了理論與實驗結合的重要性，我們的研究不僅停留在紙面上，而是直接應用於實際技術開發，」Canepa 博士指出。「這種跨國合作使我們能快速將新材料推向應用層面，為推動清潔能源技術貢獻力量。」

推動可持續未來的可能性

新材料的影響不僅限於鈉離子電池領域。研究團隊採用的合成方法也可應用於具有類似化學特性的其他材料，為開發更多先進能源儲存技術提供了全新思路。這些技術可能涵蓋更廣泛的應用範圍，包括電網儲能、可再生能源整合以及更環保的消費電子設備。

「我們的目標是推動清潔且可持續的能源儲存解決方案，」Canepa 博士強調。「這項研究表明，鈉離子電池能在滿足現代高能量需求的同時，兼具成本效益與環境友好性。」

隨著全球對能源需求的持續增長，這一創新技術將為更大規模的清潔能源過渡鋪平道路，並為解決全球能源儲存挑戰提供有效解決方案。研究人員相信，隨著技術的不斷完善，鈉離子電池將能挑戰鋰離子電池的市場地位，成為下一代主流能源儲存技術。

此外，該研究的成果還強調了跨學科、跨國界合作的重要性。在全球共同應對氣候變遷與資源短缺的背景下，這種合作模式為其他技術領域提供了借鑒。