近年來(lái)，隨著便攜式電子設(shè)備，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的迅猛發(fā)展，研究資源豐富、高能效及環(huán)境友好的儲(chǔ)能材料已成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。為滿足規(guī)模龐大的市場(chǎng)需求，僅依靠電池的電性能來(lái)衡量電池材料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，電池的安全性、制造成本、能耗以及是否對(duì)環(huán)境造成污染也已成為評(píng)價(jià)電池材料的重要指標(biāo)。目前，鋰離子電池的發(fā)展前景比較明朗，但隨著對(duì)鋰資源的過(guò)度需求，勢(shì)必會(huì)使其面臨短缺的問(wèn)題。

研發(fā)鈉離子電池主要是為了解決動(dòng)力電池的巨大需求和鋰這種稀缺能源之間的矛盾。眾所周知，汽車產(chǎn)能的爆發(fā)讓鋰資源價(jià)格暴漲，從2014年的3萬(wàn)元/t元飆升至最高近20萬(wàn)元/t。鋰電池除了鋰之外，還使用另一種稀有金屬——鈷(Co)。NTT設(shè)施綜合研究所的調(diào)查顯示，利用現(xiàn)行技術(shù)生產(chǎn)1輛純電動(dòng)汽車(EV)，大約要使用20kg的鋰和大約40kg的CoCo。即便把全球的產(chǎn)量都供應(yīng)給EV，每年產(chǎn)出的鋰只夠700萬(wàn)輛車使用，而鈷僅夠100萬(wàn)輛車使用。而按照國(guó)家新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，2030年未來(lái)中國(guó)會(huì)有至少3000萬(wàn)臺(tái)新能源汽車，從現(xiàn)在的30萬(wàn)臺(tái)到3000萬(wàn)臺(tái)，鋰和鈷這種稀缺能源不可避免的會(huì)面臨資源枯竭和價(jià)格暴漲。而鈉作為僅次于鋰的第2輕的金屬元素，豐度高達(dá)2.3%～2.8%，比鋰高4～5個(gè)數(shù)量級(jí)。未來(lái)鋰資源一旦出現(xiàn)枯竭，鈉離子電池就有希望可以將其替代。

二.鈉離子電池研究現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)七八十年代，有著“后鋰電池”之稱的鈉離子電池就已經(jīng)被提出，與鋰離子電池幾乎同時(shí)起步，但隨著鋰離子電池的成功商業(yè)化，鈉離子電池研究逐漸被淡化。另外，當(dāng)時(shí)研究者只是簡(jiǎn)單的將鋰離子電池上成功應(yīng)用的電極材料套用到鈉離子電池上，沒(méi)有考慮鈉離子電池與鋰離子電池對(duì)材料晶格結(jié)構(gòu)要求的區(qū)別，導(dǎo)致幾乎所有的嘗試均以失敗告終。近年來(lái)，一方面是研究人員認(rèn)識(shí)到鋰離子電池大規(guī)模應(yīng)用帶來(lái)的鋰資源緊張，另一方面研究人員也充分從鈉離子電池的特殊性來(lái)設(shè)計(jì)電極材料，進(jìn)而獲得了很多不錯(cuò)的成果，使鈉離子電池重新成為研究熱點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)近些年的開發(fā)競(jìng)爭(zhēng)，鈉離子電池的儲(chǔ)能量達(dá)到鋰的90%，已經(jīng)可與之并肩，而且已經(jīng)有少數(shù)企業(yè)開始初步進(jìn)行研發(fā)及應(yīng)用。例如，國(guó)際方面，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一款18650電池原型產(chǎn)品，在容量和使用時(shí)間方面可以與部分鋰離子電池相媲美。住友電氣工業(yè)在2013年開發(fā)出了即使電池內(nèi)部溫度較低也能工作的鈉離子電池。因?yàn)闊o(wú)需散熱空間，所以體積成功縮小到了鋰電池以下。目標(biāo)是應(yīng)用于住宅用蓄電池和純電動(dòng)汽車。豐田公司電池研究部在2015年5月召開的日本電氣化學(xué)會(huì)的電池技術(shù)委員會(huì)上也宣布為鈉離子電池的正極開發(fā)出了新材料。三菱化學(xué)也一直在與東京理科大學(xué)開展關(guān)于鈉離子電池的合作研究。國(guó)內(nèi)方面，邁科鋰電(江蘇)有限公司目前已在鈉離子電池材料制作、平臺(tái)建設(shè)等方面獲得了突破性的進(jìn)展。深圳市比克電池有限公司也宣布鈉離子電池的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中試階段，針對(duì)鈉離子電池能量密度偏低的問(wèn)題也會(huì)不斷地進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。