研究团队发清楚明了一种名为“纳米构造水合偏钒酸钠”（nanostructured sodium vanadate hydrate，简称 NVOH）的层状钠基材料，这种材料在晶体构造中天然含有水分。按照传统电池工程思路，类似材料平日会经由高温处理，以去除晶格中的水，来由是水被认为会减弱材料稳定性。然而，萨里大年夜学的科研人员对这一惯例提出质疑，并进行了体系比较实验，成果正好相反：保存水分的“水合”材料在储能表示和充放电机能上大年夜幅领先“脱水”版本。
相干论文揭橥在《材料化学 A》期刊上。实验显示，NVOH 的可储存电荷量接近传统钠离子电池正极材料的两倍，在实验室前提下可在跨越 400 次充放电轮回中保持稳定的能量输出和优胜的构造稳定性。与经由高温脱水处理的同类材料比拟，这种水合正极不仅容量更高，还具备更快的充电速度，使其跻身当前报道的钠离子电池高机能正极材料之列。
从机理上看，研究人员发明，资估中的水分为钠离子供给了更通行的迁徙通道，使其在充放电过程中可以更自由地在层状构造间穿梭。这种更顺畅的离子扩散改良了反响动力学，从而带来更高的能量密度和更快的充放电响应速度。在电池设计范畴，这一成果等于是“翻转”了一条经久被奉为准则的设计规矩：并非所有情况下“越干越好”，在某些材料体系中，适度的水分反而可能成为机能优势。
论文第一作者、萨里大年夜学化学与化工学院研究员 Daniel Commandeur 博士在接收采访时表示，实验成果“完全出乎料想”。他指出，这种材料的机能和稳定性远超预期，意味着将来在钠离子电池的应用处景和设计思路上都可能开启新的偏向。在他的描述中，这一发明有望推动人们从新核阅“必须完全除水”的电池设计传统，转而更多应用材料的“天然化学特点”。
更令人不测的是，该材料在盐水情况中的表示，揭示了其兼具储能与“淡化”功能的潜力。研究显示，在盐水电解质中运行时，水合偏钒酸钠正极在正常储能工作的同时，还可以或许从溶液中去除钠离子；与此同时，配对的石墨负极则吸附氯离子，从而形成一种“电化学脱盐”后果，即在电池充放电的过程中同步实现部分盐分去除。这注解，将来有可能设计出一类既能储存电能，又能在必定程度上净化含盐水体的“二合一”体系。
Commandeur 博士进一步指出，从经久来看，这项技巧为应用海水作为“安然、免费且极其丰富”的电解质供给了假想，同时在运行过程中还能副产淡水。假如这种构思得以工程化，将有望在海水淡化、岛屿与沿海地区能源体系、甚至远离电网的地区供能筹划中发挥独特感化。
业内广泛认为，假如这一材料及相干体系实现范围化应用，可能成为钠离子电池技巧成长的关键节点之一。相较于锂元素，钠资本在地壳中更为丰富、价格更低、分布更广，是以被视为大年夜范围储能（如电网调峰、可再生能源接入）极具潜力的候选技巧路线。萨里大年夜学团队提出的这一“以水代热处理”的简化思路，不仅有望下出世产环节的成本和能耗，也可能在情况影响方面优于传统复杂制程，为钠离子电池家当化供给新的工艺偏向。
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