然而，虽然应用前景广大，钠离子电池的研究却一直没有取得决定性的突破。
事实上，钠离子电池的研究曾与锂离子电池同时起步。不同于其他需要氧化还原反应的电池，这两种电池属于“摇椅电池”——需要离子自己在阴阳极之间来回穿梭，以达到充放电的目的。换句话说，阴极和阳极起到的作用就是收集、储存和释放用以产生电流的离子
许多元素都被用于制造电池。综合多种性能来看，锂是目前最佳的选项。但锂电池电极材料矿产资源储量的匮乏，为其未来的发展埋下了隐忧
上世纪八十年代，锂离子的阴极材料研究首先取得突破，以钴酸锂等材料为代表的阴极材料，和通常由石墨构成的阳极材料组合，让锂离子电池获得了极佳的性能，从而取代之前的镍氢充电电池，走进了千家万户。而钠离子电池的电极材料研究却远没有这么顺利。
实际上，如果离子电池要高效运行，必需要同时满足以下两个条件。但在之前的研究中，钠离子电池的阴极材料要么能量密度高但循环寿命短，要么就是循环寿命长但能量密度低：
能量密度够高，单位质量的电池可以提供足够多的电量；
循环寿命长，电量不会随着充放电循环次数的增加明显下降。
这一次，斯坦福大学的团队跳出了之前使用过渡元素氧化物或聚阴离子作为阴极材料的思维框架，使用了一种全新的有机材料“肌醇”与钠离子进行结合。
你可能没听说过这个拗口的名字，但这种与葡萄糖结构非常相似的有机物广泛存在于动植物中，是动物、微生物的生长因子，也是食物中的一种常见营养成分。作为一种工业界十分熟悉的有机物，肌醇工艺成熟、应用广泛，而这对于控制钠离子电池的成本来说至关重要。
钠与肌醇可以结合为Na2C6O6，这种化合物是一种非常理想的阴极材料，理论上可以一次携带4个钠离子，因此电池可以有着极高的容量——501mAH/g。
事实上，在鲍哲南团队之前，也曾有人尝试过使用Na2C6O6作为电极材料生产钠离子电池。然而，理论上最高4个钠离子的运送量在实际中其实很难达到，使得Na2C6O6电池的能量密度远低于预期。
此外，只要经过一次充放电循环，第二次循环的能量密度会进一步急剧下降，根本无法满足实际使用的需求。在实际使用场景中，电池应该在经过数百甚至上千次充放电循环后，依然保持较为充足的电量。
鲍哲南团队使用的新型钠离子电池阴极材料，右图中黄色为钠离子，"镶嵌"在红色和灰色标识的肌醇中。一个Na2C6O6一次最多可以携带4个钠离子，拥有极高的能量密度
MinahLee说：“本次研究中最大的障碍在于，这种化合物在以前的研究中只能储存少于两个单位的钠和电子，这不足以与锂离子电池阴极的能量密度竞争。但在这里，我们通过了解和解决氧化还原反应过程中相变动力学限制，让此化合物可以储存四个钠。”
此次研究中，斯坦福团队对Na2C6O6电池的机理进行了非常深入的探索。他们通过对原子层面的作用力进行细致的分析，成功揭示了这种材料实际电量低于理想电量的奥秘：原来，在钠离子与电极结合和脱嵌的过程中，只有当材料经历可逆的相变化时，才有可能让4个钠离子都参与反应。而在之前的研究中，材料未经特殊处理，只会经历不可逆的相变化，导致参与反应的钠离子数量达不到4个，因此低于理想能量密度。
