鈉離子電池是最接近取代鋰電池這一目標(biāo)的，它催生了Faradion（英國）、Novasis（美國）、HiNa（中國）和Tiamat（法國）等公司。鈉離子電池的可持續(xù)性吸引了工業(yè)界的目光，因?yàn)榕c Li2CO3等鋰原料相比，Na2CO3更便宜，價(jià)格波動也更小。鈉離子電池的研究和鋰電一樣，也分為正負(fù)極材料和電解液。

 

負(fù)極：因?yàn)樵S多鈉基插入化合物具有與鋰基材料相似的結(jié)構(gòu)類型，從鋰離子材料的研究中得到啟發(fā)快速組裝了全鈉離子電池，硬碳中由無序的石墨烯層和納米孔構(gòu)成的對鈉離子的吸收是先是在傾斜區(qū)域進(jìn)行，隨后是低壓平穩(wěn)段，這與將Na+插入無序?qū)又幸约疤畛浼{米孔相對應(yīng)，與將Li+嵌入到石墨中相比，鈉電可以實(shí)現(xiàn)更高的速率。

 

正極：鈉基層狀氧化物的晶體化學(xué)性質(zhì)比鋰離子層狀氧化物豐富，這種結(jié)構(gòu)差異不僅解釋了鈉化學(xué)計(jì)量比和容量的變化，而且層狀氧化物更容易發(fā)生鈉驅(qū)動的結(jié)構(gòu)相變，從而降低了壽命及功率密度。此外，對基于Na的聚陰離子相也進(jìn)行了深入研究，例如磷酸鹽（NaFePO4），硫酸鹽Na2Fe2(SO4)3和氟磷酸鹽（NaVPO4F）。Na3V2(PO4)2F3 （NVPF）化合物具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由用于快速離子擴(kuò)散的開放通道組成。在平均電位為3.9 V的條件下，每單位化合物（即128 mAh/g）可以可逆地釋放2個(gè)Na+，從而提供約507 Wh/kg的材料級比能，相當(dāng)于鋰電正極材料LiFePO4 (LFP)的580 Wh/kg。

 

優(yōu)點(diǎn)

 

1. 鈉鹽原材料儲量豐富，價(jià)格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比于鋰電三元正極材料，原料成本低；

 

2. 在快速充電、再生制動和啟停功能的功率能力，以及電網(wǎng)部門的頻率調(diào)整功能等方面，依賴于開放式3D 結(jié)構(gòu)的鈉離子電池表現(xiàn)得相當(dāng)好；

 

3. 鈉離子不與鋁形成合金，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，可以進(jìn)一步降低成本；

 

4. 鈉電能夠在0 V的電壓下釋放或維持，而不會改變其后續(xù)的性能。

 

5. 由于Na的化學(xué)性質(zhì)較為柔和，因此高充電速率下出現(xiàn)枝晶和爆炸的可能性比鋰電低。