鋰離子電池(Lib)可充電，廣泛應用于筆記本電腦、手機、混合動力汽車和全電動汽車。電動汽車是防治城市污染和實現清潔、可持續交通時代的關鍵技術。不過鋰價格昂貴，資源分布不均。大量飲用水被用于鋰的提取，隨著鋰需求的增加，提取技術變得更加能源密集-這是可持續發展的“自己的目標”。隨著對電動汽車的需求不斷增加，對可靠的可充電電池的需求急劇增加，因此人們迫切希望找到一種比鋰更便宜、更容易獲取的充電載體。鈉是廉價的，可以在海水中找到，因此實際上是無限的。然而，鈉這是一個比鋰更大的離子，所以在目前的技術中不可能簡單地用鋰來“交換”它。例如，與鋰不同的是，鈉不適合于無處不在的鋰陽極石墨的碳層。科學家們需要尋找新的材料，作為鈉離子電池的電池組件，在容量、充電速度、能量和功率密度方面與鋰競爭。在超級計算機上運行量子力學模型，伯明翰大學冶金與材料系的安德魯·莫里斯博士的團隊能夠預測鈉被注入磷后會發生什么。

在與安德魯·莫里斯博士和劍橋大學的團隊合作下，他們發現磷在充電的中間階段形成螺旋。研究人員確定了電極的最終組成，電極的最終容量是石墨的7倍，重量相同。這使我們對如何制造高容量鈉離子陽極有了新的見解。

安德魯·莫里斯博士說：“這是計算材料科學的巨大勝利。我們在2016年預測了磷作為電極的行為方式，現在，格雷教授的團隊可以提供實驗方面的洞察力，并學習如何使我們的預測更好。令人驚訝的是，理論與實驗相結合的方法是如此強大。“雖然早已控制了鈉的爆炸傾向，但尚未解決如何防止鈉離子在前幾次“迷失”的問題。電池電荷和放電。現在，普渡大學的研究人員制造了鈉粉版本，解決了這個問題，并能正常充電。普渡大學化學工程副教授VilasPol說：“在電極加工過程中添加鈉粉只需要對電池生產過程進行輕微的修改。”“這是向業界推進鈉離子電池技術的一個潛在途徑.”這項研究于2018年6月在網上公布，之后于2018年8月31日在電源雜志.這項工作符合普渡大學的巨大飛躍慶典，承認大學在健康、空間、人工智能和可持續性方面取得的全球進步，這是普渡大學成立150周年的一部分。這是為期一年的慶祝創意節的四個主題，旨在展示普渡作為一個解決現實世界問題的智力中心。普渡大學研究員唐家良幫助解決了鈉離子電池的充電問題，這些問題阻礙了該技術的工業測試和使用。學分：普渡大學營銷與媒體即使鈉離子電池研究人員一直在研究鈉離子電池，因為它們可以較低的成本為大型太陽能和風力發電設施儲存能源，因此比鋰離子技術在物理上要重得多。

問題是鈉離子在初始充電循環中附著在電池的硬碳端，稱為陽極，而不是通過陰極端。這些離子形成一種稱為“固體電解質界面”的結構。普渡大學的研究人員建議使用鈉作為粉末，為固體電解質界面提供保護碳所需的鈉量，但不會以消耗碳的方式積累。鈉離子.今天的手機鋰電池為了電力犧牲了很多其他方面的性能。鈉可能是電池更好的選擇據研究人員說-但是有個問題。目前的技術將鋰離子儲存在石墨(一種由碳制成的軟礦物)中，但是鈉離子都太大了不能儲存在石墨里。安德魯·莫里斯博士想出了更好的儲存鈉的方法。他們在石墨烯片上排列紅磷。(石墨烯是一層蜂窩狀碳原子，也是迄今發現的最強材料之一。)開創性的結果：所謂的“納米點”波片，可以儲存和釋放鈉離子。實際上，他們的創造可以帶來鈉離子電池變成現實。鈉基電池可以更快地充電。鈉在很多方面都比鋰好。它比鋰清潔得多，鋰對氣候變化和污染有很大影響。由于鈉的豐富程度，鈉也比必須開采的鋰便宜。你不能把你的瑪格麗塔杯頂部和鋰連在一起。安德魯·莫里斯博士說：“想象一下，只要走到離這里幾英里遠的海洋，就能得到制造世界上所有手機電池所需的所有鹽。”令智能手機成癮者高興的是，周的鈉-離子電池可以在兩分鐘內充電到50%的容量。