當涉及到可能提供更好性能的替代電池結構時，有許多令人興奮的可能性和一個非常普遍的障礙。被稱為枝晶的樹枝狀生長物在電極上形成，阻礙了許多有前景的實驗性電池的性能，但是得克薩斯大學奧斯汀分校的一個團隊正在提出一個特別環保的解決方案，他們利用一種類似於分層糕點的新型製造技術。
這項研究的中心技術就是所謂的鈉電池，這是一個有吸引力的提議，因為它們避開了今天的電池中使用的鋰和鈷等重金屬。這些材料的開採與環境影響有關，如水供應的污染和土壤退化，此外還有與童工有關的人權問題。
相比之下，鈉是廉價和豐富的，並有望成為更環保的能源儲存解決方案。但是，使其性能達到今天的鋰離子電池的努力一直受到一些問題的困擾，其中最主要的是枝晶的形成問題。這些枝晶往往在陽極上形成，陽極是儲存充電電池中的離子的電極，當設備循環時，可能導致其短路、過熱或起火。
其目的是儘可能均勻地沉積陽極材料，即使表面有輕微的缺陷，也會給枝晶提供它們所需的起點，從而使整個設備解體。得克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員認為他們已經想出了解決這個問題的辦法，他們已經通過將一種稱為碲化銻金屬間化合物的複合材料作為陽極來解決這個問題。
這是由金屬鈉的薄片形成的，這些薄片被卷在碲化銻粉末上，然後摺疊起來。這個過程反覆進行，以形成陽極材料，並導致鈉原子的高度均勻分佈，以減少枝晶形成的可能性。
設計這種材料的研究作者 David Mitlin說：“想想看，製作一種分層糕點，就像spanakopita。”
這種複合材料的作用不僅僅是防止枝晶的形成和提高鈉電池的穩定性。科學家們指出，它比任何現有的鈉離子陽極具有更高的理論能量密度，因此可以帶來更大的存儲容量，並且還可以使其以與鋰離子電池相同的速度充電。
“我們基本上是同時解決了兩個問題，”Mitlin說。“通常情況下，充電越快，生長的這些枝晶就越多。因此，如果你抑制枝晶的生長，你可以更快地充電和放電，因為突然間它就安全了。”
科學家們已經為該技術申請了專利，並在《先進材料》雜誌上發表了他們的研究。