科学家将水留在电池内，钠离子电池的功率几乎翻了一番

据萨里大学(University of Surrey)2026年8月1日报道(University of Surrey. "Scientists left water inside a battery and nearly doubled its power." ScienceDaily, 1 August 2026. www.sciencedaily.com/releases/2026/07/260729043937.htm)，一个令人惊讶的简单改变可以使钠离子电池更加强大，同时为将海水转化为饮用水打开大门。萨里大学的研究人员发现，当钠钒氧化物的天然水留在内部而不是在制造过程中被去除时，其性能要好得多。这表明一种简单的充水电池材料可以使钠离子储存更加强大，甚至有助于将海水转化为淡水。

钠离子电池可以提供一种更可持续的方式来储存大量能量，新的研究表明，它们最终可能会达到另一个有价值的目的：帮助去除海水中的盐分。

萨里大学的科学家发现，当钠基电池材料的天然含水量保持不变时，其性能要好得多。电池研究人员经常去除这些水，因为水分通常被认为对电池材料有害。然而，在这种情况下，保留它产生了巨大的改善。

锂的更丰富的替代品

锂离子电池目前为大多数智能手机、笔记本电脑、电动汽车和许多大型储能系统供电。它们可以储存大量的能量，但锂和这些电池中使用的一些其他材料的获取成本很高，可能会带来巨大的环境成本。

钠更常见，分布更广。它存在于海水、盐矿和许多矿物中，这使其成为低成本储能的有吸引力的候选者。钠离子电池的工作方式与锂离子电池大致相似，当电池充电和放电时，带电的钠粒子在两个电极之间移动。

主要障碍是性能。许多钠离子电池材料在储存电量、充电速度或使用时间方面还无法与锂离子技术相媲美。

在材料中保留水分可提高性能

发表在《 材料化学杂志A》(Journal of Materials Chemistry A)的研究结果——Daniel Commandeur, Vlad Stolojan, Monica Felipe-Sotelo, James Wright, David Watson, Robert C. T. Slade. Nanostructured sodium vanadate hydrate as a versatile sodium ion cathode material for use in organic media and for aqueous desalination. Journal of Materials Chemistry A, 2025; 13 (40): 34493 DOI: 10.1039/d5ta05128b. http://dx.doi.org/10.1039/d5ta05128b

此研究人员研究了钠钒氧化物(sodium vanadium oxide)，这是一种已经研究多年的含钠材料。

他们的重点是一种称为纳米结构钒酸钠水合物（ nanostructured sodium vanadate hydrate简称NVOH）的形式。水合物一词意味着水分子内置于材料的结构中。纳米结构是指在极小尺度上设计的特征，形状和排列的变化会强烈影响离子在电池中的移动方式。

研究小组没有加热材料以驱除水分，而是测试了如果水残留会发生什么。结果是一个重大的改进。水合材料储存了更多的电荷，充电速度更快，并在400多次充电循环中持续可靠地运行。充电周期代表电池的一次完整使用，从充电到放电，再到充电。

在实验室测试中，含水版本的电荷几乎是典型钠离子材料的两倍。这种性能水平使其成为此类电池中报告的最强阴极材料之一。

阴极是电池的两个主要电极之一。它在储存和释放带电粒子方面起着核心作用，因此改进阴极可以显著提高电池的整体容量和性能。

萨里大学化学与化学工程学院研究员、该论文的主要作者Daniel Commandeur博士说：“我们的结果完全出乎意料。钠钒氧化物已经存在多年，人们通常会对其进行热处理以去除水分，因为人们认为它会引起问题。我们决定挑战这一假设，结果比我们预期的要好得多。这种材料的性能和稳定性比预期的要强得多，甚至可能为未来如何使用这些电池创造令人兴奋的新可能性。”

电池材料也在盐水中工作

然后，研究人员将材料放入盐水中，这对电池组件来说是一个特别苛刻的环境。盐水会引发不必要的化学反应，干扰离子的运动，使许多材料难以正常工作。尽管有这些条件，钒酸钠水合物仍然有效地工作。

该系统还开始去除溶解的盐。钠基材料从水中提取钠，而石墨电极去除氯化物。钠和氯化物是普通盐的两个主要带电成分。

这个过程被称为电化学脱盐。电化学脱盐不是只使用压力或热量将盐从水中分离出来，而是使用电反应和专门选择的电极将带电的盐颗粒从溶液中抽出。

项目指挥官博士补充道：“能够在盐水中使用钒酸钠水合物是一个非常令人兴奋的发现，因为它表明钠离子电池不仅可以储存能量，还可以帮助去除水中的盐分。从长远来看，这意味着我们可能能够设计出使用海水作为完全安全、自由和丰富的电解质的系统，同时作为该过程的一部分生产淡水。”

电解质是允许带电粒子在电池电极之间移动的物质。大多数商用电池使用特殊配方的液体或固体电解质。如果海水最终能够安全有效地发挥这一作用，它可以降低材料成本，同时为系统增加第二个功能。

一种技术可以储存能量并生产淡水

这些发现提高了未来将储能与水处理相结合的设备的可能性。这种系统有可能储存太阳能电池板或风力涡轮机的电力，同时还能从海水中去除盐分。

这在沿海地区尤其有用，因为那里的淡水资源有限，但海水和可再生能源很容易获得。然而，这项研究仍处于早期阶段，在将该方法用于商业电池或大型海水淡化系统之前，还需要进行更多的测试。

这一发现也可能加强钠离子电池作为锂基技术替代品的理由。由于钠含量丰富且相对便宜，钠离子系统可能成为在电网上储存可再生能源或为电动汽车供电的更安全、更可持续的选择。

萨里团队的方法也可能简化电池生产。制造商可能会在获得更好性能的同时将其留在原地，而不是增加另一个制造步骤来去除材料中的水分。

通过挑战长期以来关于水分的假设，研究人员找到了一种改进现有电池材料的直接方法。他们的研究结果使高性能钠离子储能更接近实际应用，并暗示了一种设备既可以储存清洁能源，又可以帮助将海水转化为淡水的未来。

上述介绍仅供参考。欲了解更多信息敬请注意浏览原文或相关报道(https://youtu.be/-eENQ4AuwRo)。

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