東京科學大學的研究人員進行了一項研究，顯示在鈉離子電池的陽極中掺雜鈧元素可以提高其循環穩定性。帶領這項研究的教授小林信一表示，由於鈧是一種昂貴的金屬，本研究證明了在電池開發中使用鈧的可行性。他們的研究結果有潛力促進高性能和長壽命的鈉離子電池的發展。在測試中，使用改良陽極的硬幣型全電池在經過 300 次充放電循環後仍保留了 60% 的容量，這顯示其在應對快速容量衰退方面的潛力。
這項研究針對鈉錳氧化物陽極常見的快速容量衰退問題，該材料被認為是鋰離子電池替代品的有前景材料。由於鈉的自然豐富性，鈉離子電池正在被視為鋰離子電池的一種潛在替代品。研究人員指出，分層鈉錳氧化物是高容量鈉離子電池的有希望的陽極材料之一，並且不含稀有元素。然而，這些陽極材料，特別是分層鈉錳氧化物（Na2/3MnO2），通常會遭遇降解，這主要是由於珍珠扭曲現象，該現象使錳離子在充放電循環中扭曲材料的晶體結構，導致隨時間推移容量的損失。
研究團隊探討了添加鈧元素（Sc）如何能緩解這一問題。小林教授提到，之前的研究發現，在 P′2 Na2/3[Mn1−xScx]O2 電極中進行鈧掺雜可以改善電池性能和長期穩定性。然而，對於這一改進的具體機制仍未解決，且不清楚這一效果是否普遍適用。在這項研究中，研究人員系統地研究了 Na2/3[Mn1−xScx]O2 的 P2 和 P′2 多晶型，以了解鈧掺雜的作用。研究結果顯示，將鈧引入陽極材料的 P′2 多晶型有助於保持其結構完整性。
研究人員報告稱，鈧掺雜改變了晶體生長，減少了與電解液的副反應，並提高了濕度穩定性。這一效果是鈧和 P′2 多晶型的特定組合所致；在 P2 多晶型或使用其他金屬如釹和鋁進行掺雜時，並未觀察到類似的改進。在鈉半電池測試中，8% 鈧掺雜的樣本被認為具有最佳性能。當這個陽極用於製造硬幣型全電池時，經過 300 次循環後仍顯示出 60% 的容量保留，這證明了其結構穩定性的改善。
小林教授指出，這項研究提供了一種新的方法來改善金屬氧化物的結構穩定性，這對電池應用至關重要。此外，除了鈉離子電池外，這項研究還展示了一種新策略，以延長層狀金屬氧化物的結構穩定性，並改善使用這些材料製造的電池性能。值得注意的是，全球研究人員都在尋求提升鈉電池的容量和性能。最近，一個研究團隊聲稱已克服鈉電池的致命弱點：在快速充電過程中出現的短路和快速容量損失。透過提高電解液中的鹽濃度，該團隊使鈉離子以更平滑、更可控的方式沉積，這一改變使得電池更加安全、壽命更長，並且充電速度更快。這些電池在經過 500 次充放電循環後仍保留了超過 70% 的容量。
