來自印度、澳洲及英國的研究團隊，運用一項已有270年歷史的物理原理，在鈉離子電池的陰極內部建造了一條原子高速公路。這一創新方法有助於利用便宜且豐富的鈉資源，解鎖大規模的能源儲存基礎設施。隨著向清潔綠色經濟的轉型，鋰離子電池成為儲存太陽能及風能等可再生能源的關鍵技術，這些電池同時也在智能手機及電動車等設備中發揮重要作用。然而，鋰的提取過程複雜且對環境不友好，這使得其大規模使用在經濟上和環境上都成本高昂。
相比之下，利用豐富的鈉資源來製造電池，不僅可以降低成本，長遠來看對環境也更為友好。但鈉離子體積較大，容易堵塞陰極，導致其損耗。為了避免這一問題，科學家們一直在尋找合適的陰極材料。印度科學教育與研究所（IISER）博帕爾分校和印度理工學院甘地納卡（IITGN）與澳洲南昆士蘭大學及英國斯旺西大學的同事合作，開發出一種能夠促進鈉離子快速、重複運動的陰極，並不會損壞其結構。
研究人員使用Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)，這是一種以鐵為基礎的磷酸鹽-焦磷酸鹽混合物，構建了陰極，該陰極自然形成穩定的三維隧道結構以促進鈉離子的流動。研究人員意識到，單純使用鐵基材料會導致導電性和能量運輸的問題，因此他們在混合物中添加了銦。通過將僅1%的鐵原子替換為銦，研究人員得以增加陰極材料的原子間距，從而使鈉離子更容易流動，改善了陰極的導電性。
不過，僅僅改善陰極材料的配方並不足夠，研究人員還需要改進材料的製造過程。因此，他們利用了萊登弗洛斯特效應。270年前，德國醫生約翰·戈特洛布·萊登弗洛斯特觀察到，水珠在超熱金屬表面上滑行，彷彿沒有摩擦。這是因為水蒸氣在遠高於沸點的表面上形成了墊層，讓水得以滑行。這一現象使得不鏽鋼鍋在高溫下變得不粘。
研究人員利用這一效應，將陰極材料噴塗到金屬表面，觸發萊登弗洛斯特效應，並瞬間蒸發。最終，這些融合的多孔顆粒被烘焙成粉末，像海綿一樣吸收電解液，促進鈉離子的順暢轉移。這樣的製造過程不僅環保，也確保了陰極的晶體結構在數千次循環中保持完整。相比之下，標準的鋰離子電池壽命僅幾百次充放電循環。
經過優化的陰極材料展示出約359 Wh kg-1的高能量密度，並在1萬次充放電循環中表現出卓越的耐用性。這項研究成果已發表於期刊《Small》。
