5月27日，麻省理工蔣業(yè)明團(tuán)隊(duì)在頂級(jí)專刊《焦耳》發(fā)表重磅研究，宣布發(fā)明了一種全新的鈉-空氣燃料電池，能量密度高達(dá)1200 Wh/kg，是目前電動(dòng)車鋰電池的4倍以上！更令人震驚的是，這種電池不僅能讓飛機(jī)"喝空氣就能飛"，運(yùn)行成本甚至可能為負(fù)數(shù)——也就是說(shuō)，用它發(fā)電還能賺錢！這一突破有望徹底改寫電動(dòng)航空的游戲規(guī)則。

4倍能量密度意味著什么？

簡(jiǎn)單說(shuō)就是同樣重量的電池，這項(xiàng)技術(shù)能跑4倍以上的路程。電動(dòng)汽車要有這電池，續(xù)航可以直接超過2000公里，而且不用充電，直接加鈉就行了。對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，這是從勉強(qiáng)能飛到直接跨洲跨洋質(zhì)的飛躍！

這個(gè)電池到底長(zhǎng)什么樣？

結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，就像一*"三明治"：鈉金屬做一層"面包"，空氣做另一層"面包"，中間夾著一片特殊的陶瓷"芝士片"。這片"芝士片"是關(guān)鍵——它只讓鈉離子通過，其他什么都過不去。

它具體是怎么發(fā)電的？

這就像干柴遇到烈火！鈉原子天生想甩掉電子，氧氣天生想搶電子。但陶瓷隔膜不讓它們直接碰面，電子只能繞道從外面的電線"跑過去"，電流也就此產(chǎn)生！

為什么鈉和氧氣這么"有緣"？

化學(xué)世界的"天生一對(duì)"！鈉原子外層只有1個(gè)電子，巴不得扔掉變穩(wěn)定；氧氣分子缺2個(gè)電子，急需補(bǔ)齊。就像餓漢遇到包子，天雷勾地火！

那反應(yīng)后產(chǎn)生什么？

主要是氫氧化鈉——就是我們熟悉的燒堿。關(guān)鍵創(chuàng)新在于MIT讓這些"反應(yīng)垃圾"變成液體自動(dòng)流走，不會(huì)堵塞電池，這樣就可以持續(xù)發(fā)電了！

為什么比鋰電池厲害這么多？

三個(gè)原因：鈉比鋰更"暴躁"（反應(yīng)更劇烈），氧氣不用自己帶（直接吸空氣），理論能量密度碾壓（2260Wh/kg vs 387 Wh/kg）。就像把你的小水槍升級(jí)到了高壓水炮！

為什么說(shuō)成本可能為負(fù)？

因?yàn)檫@個(gè)電池工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種"副產(chǎn)品"——氯氣和氫氧化鈉，都是重要的工業(yè)原料，賣掉就賺錢。就像你開餐廳不但不花錢，還能賣地溝油賺錢一樣。

鈉從哪來(lái)？不會(huì)很稀缺吧？

鈉來(lái)自食鹽！地球上食鹽多得是，比鋰便宜無(wú)數(shù)倍。上世紀(jì)70年代美國(guó)每年就能生產(chǎn)20萬(wàn)噸鈉金屬，完全不是問題。

為什么說(shuō)這種電池非常環(huán)保？

因?yàn)檫@個(gè)電池能"吃掉"空氣中的二氧化碳！它的產(chǎn)物氫氧化鈉遇到CO2會(huì)變成小蘇打。相當(dāng)于一邊發(fā)電開飛機(jī)，一邊治理全球變暖，簡(jiǎn)直就是"能源界的環(huán)保衛(wèi)士"。

聽起來(lái)太美好了，就沒有什么缺點(diǎn)嗎？

鈉的熔點(diǎn)是98度，電池需要加熱到100多度才能工作，而且鈉金屬遇水會(huì)著火。但對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，高溫不是問題，防水技術(shù)也很成熟。

為什么傳統(tǒng)的鈉-空氣電池不行？

就像"便秘"問題——反應(yīng)產(chǎn)物是固體，會(huì)堵在電極表面，電池很快就"爆肛"了。MIT的妙招是加濕氣，讓固體變液體自動(dòng)流走，電池就能持續(xù)工作。

電池里的"陶瓷隔膜"有多重要？

它是整個(gè)系統(tǒng)的"交通管制員"！只允許鈉離子單向通行，阻止鈉金屬和氧氣直接碰面爆炸。沒有它，就不是電池，而是炸彈了！

這可能會(huì)顛覆哪些行業(yè)？

首當(dāng)其沖是短途航空——那些1-2小時(shí)的航班，以后可能都是電動(dòng)的。還有貨船、火車，甚至汽車、應(yīng)急電源，都有可能被革命。

我們什么時(shí)候能用上？

研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成立了創(chuàng)業(yè)公司，計(jì)劃1年內(nèi)推出大型無(wú)人機(jī)版本，主要用于農(nóng)業(yè)。用于飛機(jī)和其他交通工具可能還需時(shí)日，不過如果真的普及的話，以后的加油站可能要變成加鈉站了。

這個(gè)突破有多重要？

如果我說(shuō)它可能是人類交通史上繼蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)之后的第三次革命，恐怕沒有人會(huì)相信，不過咱們可以讓子彈飛一會(huì)兒，看看未來(lái)會(huì)怎樣。

MIT的這項(xiàng)發(fā)明就像是給能源界投下了一顆"氫彈"——巧妙地讓鈉金屬和空氣中的氧氣通過電線傳遞能量，既解決了電動(dòng)航空的能量密度難題，還順便解決了成本和環(huán)保問題。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我感覺就是把航空煤油、柴油、汽油換成鈉來(lái)驅(qū)動(dòng)飛機(jī)、輪船、汽車，但不是燃燒，而是發(fā)電，所以更安靜、更清潔、更環(huán)保。也許在不久的將來(lái)，我們就真的能坐著燒鈉的電動(dòng)飛機(jī)，在藍(lán)天白云間安靜地穿行。

參考文獻(xiàn)

Sugano, K., Mair, S., Ganti-Agrawal, S., et al. (2025). Sodium-air fuel cell for high energy density and low-cost electric power. Joule, 9, 101962. https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.101962