美國(guó)研發(fā)出顛覆性鈉空氣燃料電池，能量密度是現(xiàn)有電池的2-3倍

2025-05-29 14:38

2025年5月27日，MIT News和Mit Technology Review報(bào)道，麻省理工學(xué)院（MIT）研究團(tuán)隊(duì)公布了一項(xiàng)重大突破——他們成功開(kāi)發(fā)出一種新型鈉空氣燃料電池（sodium-air fuel cell），在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中展現(xiàn)出超過(guò)1500Wh/kg的高能量密度，量產(chǎn)后的目標(biāo)是能量密度穩(wěn)定達(dá)到1000 Wh/kg，是目前商業(yè)化的氫燃料電池能量密度的2倍還多，鋰電池的3倍還多。

這種電池不僅有望為電動(dòng)航空提供更輕便、續(xù)航更長(zhǎng)的動(dòng)力解決方案，還具備吸收空氣中二氧化碳的環(huán)保潛力，或?qū)⒊蔀橥苿?dòng)未來(lái)零排放交通的重要技術(shù)支撐。相關(guān)研究成果已發(fā)表在權(quán)威期刊《焦耳》（Joule）上。

鈉空氣燃料電池是什么？

鈉空氣燃料電池的工作原理是利用鈉（Na）與空氣中的氧氣（O）反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能。這類燃料電池屬于“金屬-空氣電池”家族，與鋰空氣電池類似，但使用更便宜的鈉金屬作為陽(yáng)極材料。

Mit Technology Review指出，MIT團(tuán)隊(duì)此次的創(chuàng)新之處在于：

· 設(shè)計(jì)出一種固態(tài)的鈉空氣電池原型，不使用液體電解質(zhì)，提升了安全性；

· 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試電池能量密度超過(guò)1500 Wh/kg，遠(yuǎn)超目前主流的鋰離子電池（一般在250–300 Wh/kg之間）也超過(guò)目前商業(yè)化的氫燃料電池（一般在350-500Wh/kg之間），甚至滿足了電動(dòng)航空業(yè)所需的1000 Wh/kg閾值；

· 副產(chǎn)品具備碳捕獲功能，該電池可吸收空氣中的二氧化碳，生成碳酸氫鈉（即小蘇打），有助于緩解海洋酸化。

這項(xiàng)技術(shù)意味著什么？

能凈化空氣的電動(dòng)航空新燃料

Cell Press提出，目前，電動(dòng)飛機(jī)的發(fā)展受限于電池能量密度不足。例如，普通鋰電池只能支持輕型無(wú)人機(jī)或短距離飛行。要推動(dòng)電動(dòng)客機(jī)、貨運(yùn)無(wú)人機(jī)真正商業(yè)化，就必須突破電池能量密度的技術(shù)瓶頸。MIT研發(fā)的鈉空氣電池若能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，將有望成為航空電動(dòng)化的“燃料革命”：

· 飛得更遠(yuǎn)：高能量密度意味著續(xù)航更長(zhǎng)，飛行時(shí)間可顯著提升；

· 更低的成本：更輕的電池意味著飛機(jī)載重能力更強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)成本也更低；

· 更安全：固態(tài)設(shè)計(jì)能降低電池起火風(fēng)險(xiǎn)，提高航空安全性。

同時(shí)，MIT團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的這款鈉空氣電池副產(chǎn)物是氫氧化鈉（NaOH），它會(huì)吸收空氣中的CO生成碳酸氫鈉，這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于“被動(dòng)式碳捕獲”：一邊發(fā)電，一邊“吃掉”二氧化碳。

誰(shuí)在推動(dòng)它？

據(jù)MIT Review報(bào)道，這項(xiàng)研究由MIT材料科學(xué)家蔣業(yè)明（Yet-Ming Chiang）教授領(lǐng)導(dǎo)，他曾創(chuàng)辦過(guò)A123 Systems、Form Energy等多家影響深遠(yuǎn)的能源科技公司。為了加快商業(yè)化落地，這項(xiàng)鈉空氣電池技術(shù)已經(jīng)通過(guò)MIT孵化的初創(chuàng)公司 Propel Aero 啟動(dòng)轉(zhuǎn)化進(jìn)程，他們的首要目標(biāo)是：

· 將電池尺寸縮小到“磚塊大小”

· 量產(chǎn)后能量密度穩(wěn)定達(dá)到1000 Wh/kg

· 在大型電動(dòng)無(wú)人機(jī)、輕型飛行器等市場(chǎng)推廣

目前這項(xiàng)技術(shù)還處于研發(fā)階段，距離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有距離。但正如蔣業(yè)明教授所言：“這項(xiàng)技術(shù)或許不會(huì)在明年實(shí)現(xiàn)飛行應(yīng)用，但它展現(xiàn)了未來(lái)十年電動(dòng)航空發(fā)展的重要潛力。”

原文標(biāo)題 : 美國(guó)研發(fā)出顛覆性鈉空氣燃料電池，能量密度是現(xiàn)有電池的2-3倍