日本綜合科學研究機構(CROSS)與東北大學等組成的研究團隊，成功釐清鈉離子電池的充電機制。相較於鋰離子電池，以海水中資源豐富的鈉為基礎的鈉離子電池具有壽命長、較不易起火等優勢，被視為新一代電池技術。此次的研究成果可望促進電池最佳化設計與新材料的開發。
鈉離子電池於2020年代初期開始進入實用化階段。與須使用鋰、鎳等稀有金屬的鋰離子電池相比，鈉來源豐富且成本低廉，資源限制較小，並具有較高的安全性。然而，其能量密度低於鋰離子電池，仍是主要技術課題。在負極材料方面，鈉離子電池大多採用結構複雜的碳材料「硬碳(Hard Carbon)」。過去對於充電過程中鈉離子進入硬碳內部的具體位置與順序缺乏清楚理解，限制了容量與輸出性能的進一步提升，也使新材料設計面臨瓶頸。
CROSS研究團隊利用中子散射分析技術，成功觀測到原子層級之鈉離子充電過程的動態行為。結果顯示，鈉離子在硬碳中的嵌入過程可分為3個階段，首先吸附於材料表面，其次進入碳層之間，最後填充至材料內部的微小孔隙。特別是在第2階段，碳層間距會被撐開並伴隨結構無序化現象。
研究中也進一步指出，碳層結構的無序程度以及材料內孔隙數量，對於電極的輸出功率與儲能容量具有關鍵影響。今後研究團隊將以此為基礎，推動高容量與長壽命電極材料的開發，加速鈉離子電池性能提升與實用化的進程。