美国加州大学圣地亚哥分校的科学家最新研制出全球首个无阳极钠固态电池。这一成果有助开发出廉价且能快速充电的大容量电池，以用于电动汽车和电网。相关研究论文发表于 nature energy 杂志。虽然目前已经有钠电池、固态电池和无阳极电池，但到目前为止还没有人能够成功地将这三种想法结合起来，
传统电池结构包括一个阴极和一个阳极。在充电过程中，阳极储存离子。在放电过程中，离子从阳极通过电解质流到集电器（阴极），为设备和汽车供电。而在无阳极电池中，离子直接在集电器表面通过碱金属的电化学沉积来存储。这种方法不仅提高了电池的电压和能量密度，还降低了成本，但也会带来新挑战。
在无阳极电池中，电解质和集电器之间需要保持良好的接触。使用液体电解质容易做到这一点，因为液体能四处流动，而固体电解质无法做到。但液体电解质在消耗活性材料的同时，会产生固体电解质界面堆积物，导致电池性能降低。
为解决这一问题，研究团队另辟蹊径，开发出一种新型钠电池架构：他们采用了具有类似液体流动性的固体铝粉来构建集电器。在电池组装过程中，铝粉在高压下变得致密，形成固体集电器，同时与电解质保持类似液体的接触，实现了低成本、高效率的充放电循环。
研究团队认为，新研制出来的钠电池结构稳定，可循环数百次。去除阳极并用钠代替锂，使新型电池的生产过程变得更加经济环保。创新性的固态设计也提高了电池的安全性。
原文链接：Deysher, G., Oh, J.A.S., Chen, YT. et al. Design principles for enabling an anode-free sodium all-solid-state battery. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01569-9
