日本科學家開發的新方法不僅提升了鈉離子電池的性能，還延長了其使用壽命。鈉是地球上第六豐富的元素，相比鋰離子電池具有更高的可獲得性。
鈉電池被視為鋰離子電池的經濟實惠和可持續替代品，但在某些條件下仍面臨挑戰。
最近的研究探討了正極材料的設計如何在決定電池壽命和穩定性方面發揮關鍵作用。層狀鈉錳氧化物（NaMnO2）因其在鈉離子電池中的正極材料使用而受到研究人員的關注。
研究結果顯示，錳基氧化物是一種有前景的解決方案。東京科技大學的教授小林信一表示：「我們的研究結果證實，錳基氧化物是開發高耐用鈉離子電池的可持續解決方案。由於錳和鈉的相對低成本，這項研究將為包括智能手機和電動車在內的各種應用提供更經濟的能源儲存解決方案，最終促進更可持續的未來。」
研究人員揭示，NaMnO2存在兩種晶體形態：α-NaMnO2和β-NaMnO2。α相具有單斜層狀結構，其中平面MnO2層由邊共享的變形MnO6八面體交替堆疊，並在其間有鈉離子。而β-NaMnO2則具有波紋或鋸齒狀的邊共享變形MnO6八面體層，同樣有鈉離子在其間。根據新聞稿，合成β-NaMnO2通常需要較高的溫度，這往往導致鈉缺乏相的產生。
研究人員指出，防止鈉缺乏相的嘗試會產生具有多個缺陷的非平衡β相。最顯著的缺陷是堆疊錯誤（SFs），這是由晶體學b-c平面的滑移形成的，產生類似於α相的堆疊序列。含有SF的β-NaMnO2電極在充放電循環中遭受嚴重的容量降低，限制了其實際應用。此外，SF還使材料的固態化學理解變得複雜。
小林教授指出：「在之前的研究中，我們發現，在金屬摻雜劑中，銅是唯一能成功穩定β-NaMnO2的摻雜劑。在這項研究中，我們系統地探討了銅摻雜如何抑制SF並改善β-NaMnO2電極在鈉離子電池中的電化學性能。」
該研究發表在《先進材料》期刊上，顯示NMCO-12在150個循環中未顯示容量衰減，表明無SF的β相在鈉提取和插入過程中具有高度可逆性和對各向異性滑動及晶格體積大變化的抵抗力。這些發現突顯了錳基氧化物對鈉離子電池的重要影響。
這項研究還表明，通過銅摻雜穩定SF可以解決鋰等金屬在供應鏈中常見的脆弱性。此外，研究結果在電網儲能、電動車和消費電子產品方面也具有潛在的應用價值。
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