钠离子电池作为锂离子电池的可持续替代品，一直因首次充电循环中的高存储损耗而受限。近日，德国联邦材料研究与测试研究所(BAM)的研究人员开发出一种兼具高效性与高存储容量的新型阳极设计，为钠离子电池发展带来突破。

电池首次充电时的不可逆容量损失，源于阳极与电解液间的化学反应。电解液分子在碳阳极上分解并渗入孔隙，占据存储钠离子的空间，直至形成稳定保护膜。然而，此膜虽保护阳极，却因含钠离子而消耗部分能量，束缚电荷传输载流子。锂离子电池因石墨负极致密，易形成保护层，效率超90%，但钠无法储存在石墨中，硬碳虽为最佳选择，却存在首次充电损耗问题。

为解决这一难题，BAM团队创新设计了核壳结构阳极。“使用单一材料的钠离子电池无法兼顾大容量储能与高效成膜。”BAM能源材料专家蒂姆-帕特里克·费林格表示。研究人员在阳极核心的多孔硬碳上涂覆极薄薄膜，该薄膜作为过滤器，允许钠离子通过，阻止有害电解质分子进入，既保持储能容量，又维持电池性能。这种定制材料以活性炭为基础，成本低廉且环保，具有经济吸引力。相关成果已发表于《应用化学国际版》期刊。

该材料初始效率达82%，未涂覆时仅为18%。BAM团队认为，未来有望进一步提升效率与储能容量。“将成膜与储能分离，可分别开发不同材料，实现双重提升。”团队成员保罗·阿佩尔说，“正极材料创新已接近理论极限，而阳极材料潜力巨大，创新空间广阔。”