钠离子充电电池由中美学者合作开发

为将太阳能和风能产生的电能并入电网，管理人员需要就近在太阳能和风能发电厂安装可大量储存电能的电池。

常见的用于电子消费品和电动汽车上的锂离子充电电池具有良好的储电能力，但是由于价格昂贵而无法大量生产和应用。

钠离子用于充电电池是另一个最好的选择，不过目前钠硫电池运行温度为300摄氏度，相当于水沸点温度的3倍，这使得钠硫电池既不节能又不安全。而研究人员的目标是要采用廉价的钠同时使用锂离子充电电池中的电极。

研究人员通过不断的努力，开发出了能提高钠离子充电电池电能和寿命的方法，从而有望让钠离子充电电池成为替代电网中用于大规模储存电能的廉价的新途径。

锂充电电池中的电极由氧化锰材料制成，其材料中原子之间存在许多小孔和通道。当电池在放电或充电时，锂离子能够在小孔和通道中穿行。

但是简单地用钠离子取代锂离子则无法正常工作，因为钠离子比锂离子大70%，它们无法在氧化锰原子间的小孔和通道中自由穿行。

在寻求增大氧化锰材料中原子小孔和通道的途径时，研究人员将注意力转向了更小的物质——具有独特性能的纳米材料。在研究探索中，研究人员将两种不同种类的氧化锰原子基础材料混合起来，一种的原子排列成金字塔状，两个金字塔结构的基底结合在一起后形同钻石；另一种的原子排列为正八面体。他们期望混合材料最终能形成大的S形通道和更小的五边形通道，以便让钠离子通过。

在对用混合氧化锰纳米材料为电极的实验电池进行的放电测试中，研究人员测量到的每克电极材料峰值电量为每小时128毫安，此结果超过了过去其他研究人员完成的实验。

在对实验电池以不同速度进行充电的测试中，研究人员注意到充电速度越快，电池能保存的电力越少。这说明充电速度能够影响电池的储电能力。在快速充电时，钠离子并不能以足够快的速度进入电极通道并将它们填满。

为解决钠离子移动速度慢的问题，研究人员设想今后制作尺寸更小的纳米导线来加速充放电过程。

电网中的电池需要快速充电，这样它们才能够尽可能地储存从可再生能源那里获得的电能。同时，它们也需要具有快速放电的能力，以便满足电力消费者在打开空调和电视甚至为电动汽车充电时的需求。