维度网讯，美国加州大学圣地亚哥分校研究团队利用圣地亚哥超级计算机中心的Expanse超级计算机，在钠离子电池阴极材料研究上取得进展。研究人员在现有钠基材料中添加微量锂和钛，提升了电池的能量存储能力和循环稳定性。

当前的电网储能和电动汽车主要依赖锂离子电池，但锂资源相对昂贵且全球分布不均。相比之下，钠资源丰富、成本较低，使钠基电池成为光伏发电和风力发电配套储能的备选方案。技术难点在于使钠电池在提供足够电力的同时承受多次充放电循环。

加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院能源存储与转换实验室主任Shirley Meng教授表示：“这些微小的变化被证明至关重要：改良后的材料可以存储更多能量，即使在电池被推到更高电压时仍保持稳定，这是从每次充电中获取更多能量的关键要求。”在实验室测试中，改进后的阴极在多次循环后保持了大部分容量，即使在高电压条件下性能依然稳定。

为了解微量添加为何产生显著效果，研究团队利用Expanse超算和美国国家科学基金会ACCESS计算资源，对钠离子在材料晶体结构中的运动进行了大规模模拟。模拟采用了基于人工智能的“基础势”模型，能以比传统计算方法更低的成本完成原子级计算。数字建模显示，锂和钛的加入帮助钠离子更自由地移动，同时防止晶体框架在反复使用中坍塌。

加州大学圣地亚哥分校教授Shyue Ping Ong表示：“通过在Expanse上提前筛选有前景的设计方案再进入实验室，我们的推进速度比单纯依赖试错法快得多。研究结果为改进钠离子电池指明了一条可行路径，使建设大型电池储能场、在无阳光或无风时释放可再生能源变得更加可行。”

该研究展现了超级计算机在储能材料开发中的应用价值，相关成果发表于《Advanced Energy Materials》期刊。

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