盖世汽车讯 钠离子电池被认为是一种很有前景且可持续的锂离子电池替代品。然而，首次充电循环中较高的容量损耗一直阻碍着其发展。

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电池在首次充电过程中（即电池仍在制造阶段）发生的不可逆容量损失，是由阳极与电解质（电池中的导电液体）之间的化学反应造成的。在此过程中，电解质分子在坚硬的碳阳极上分解并渗入其孔隙，占据原本用于存储钠离子的“空隙”。只有当阳极上形成稳定的保护膜后，这一过程才会停止。

这层薄膜可以保护阳极免受电解质的进一步分解，但同时也会消耗一部分可储存的能量，因为其本身部分是由钠离子组成的。因此，它会束缚电池中负责电荷传输的电荷载体。

锂离子电池几乎不会出现这个问题，因为其致密的石墨阳极更容易形成保护层，这意味着电池效率通常超过90%。然而，钠无法储存在石墨中。因此，这类电池通常需要不同的阳极材料，而所谓的硬碳已被证明是最佳选择——除了上述首次充电过程中存在的缺点。

据外媒报道，德国联邦材料研究与测试研究所（Federal Institute for Materials Research and Testing，BAM）的研究人员现已开发出一种兼具效率和高存储容量的阳极设计。

BAM团队开发了一种创新的核壳结构阳极设计。BAM能源材料专家Tim-Patrick Fellinger表示：“我们意识到，使用单一材料的钠离子电池无法实现大容量储能和高效的成膜，这是因为更适合储能的材料在成膜过程中更容易发生损耗。”

研究人员开发了一种工艺，在阳极核心的多孔海绵状硬碳储能材料上涂覆一层极薄的薄膜，该薄膜起到过滤器的作用——允许所需的钠离子通过，同时阻止破坏性的电解质分子进入。这既能保持阳极的储能容量，又能使电池在多次充放电循环中维持其性能。这种定制材料以活性炭为基础，活性炭是一种价格低廉且环保的材料，这也使得该技术具有经济吸引力。相关研究成果已发表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上。

该研究开发材料的初始效率已达到82%，而未涂覆时，效率仅为18%。BAM团队认为未来有望取得进一步进展。研究团队成员Paul Appel表示：“将成膜和储能分离，可以通过分别开发不同的材料同时提高效率和存储容量。”