鈉是地球上僅次于鋰的第二輕金屬。鈉與鋰的化學(xué)性質(zhì)相似。 因此，理論上，鈉也可以用作鋰電池。 當(dāng)然，鈉的原子半徑比鋰大得多，因?yàn)殁c原子比鋰原子多8顆，所以它們自然會變胖。 一旦你變胖，就會有很多麻煩，比如它不能像鋰那樣嵌入石墨中，而且它比鋰更重要，這使得單位質(zhì)量的電池儲存量比鋰少。

 

但是鈉的優(yōu)點(diǎn)之一是地球上的鈉含量很高，地球上的鈉含量是鋰的數(shù)千倍。 我們吃的鹽含有大量的鈉和大量的鈉。 由于它們富含，鈉比鋰便宜得多。 鋰碳酸鋰在市場上的價格是數(shù)萬元/噸，而氯化鈉作為鈉的價格是每噸幾千元。 因此，鈉電池和鋰電池的優(yōu)點(diǎn)之一是它們便宜，這是工業(yè)化的核心優(yōu)勢。 因?yàn)檫@個行業(yè)最關(guān)心的是成本。

 

當(dāng)然，成本優(yōu)勢并不意味著技術(shù)優(yōu)勢的關(guān)鍵取決于鈉能否真正制造電池。 電池的負(fù)極電解質(zhì)是鈉電池的三個基本組成部分。 因此，鈉電池可以存在。 以鈉離子電池的負(fù)極材料為例，對硬碳材料進(jìn)行了多種研究。 雖然硬碳鈉儲存機(jī)理尚未得出結(jié)論，不同人士的電池負(fù)極性能存在很大差異，但這只是一個過程問題，總有一天可以規(guī)范化。

 

事實(shí)上，鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池的工作原理并無太大的不同。 充電時，鈉離子通過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，電子補(bǔ)償電荷通過外部電路供電到負(fù)極，以保證正負(fù)電荷的平衡。 在放電過程中，相反的鈉離子通過電解質(zhì)嵌入到正極中。 在正常充放電條件下，鈉離子不應(yīng)破壞正負(fù)極之間電極材料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)(當(dāng)然，在實(shí)際情況下，可能會產(chǎn)生一定的存儲效應(yīng)。 它也會導(dǎo)致電極材料的老化。

 

那么鈉離子電池有技術(shù)優(yōu)勢嗎？ 一些人聲稱，鈉離子電池的充電時間可以縮短到鋰離子電池的1/5，盡管目前的披露數(shù)據(jù)并不十分充分。 所以我們只能說這是一個潛在的優(yōu)勢。 也有消息稱，鈉離子電池壽命超過10年，鋰離子電池壽命僅為3~4年，但這是一項(xiàng)值得懷疑的研究。 鈉離子電池的主要問題是循環(huán)壽命不高，因此是一個有爭議的問題。

 

目前，鈉離子電池具有成本低、技術(shù)優(yōu)勢不明顯等優(yōu)點(diǎn)。 那么，這一領(lǐng)域的現(xiàn)狀呢？

 

2018年6月，中國第一輛鈉離子電池低速電動汽車在中國科學(xué)院物理研究所公園舉行了示范演示。 這里的關(guān)鍵詞是低速的。 低速電動汽車是由中國鈉技術(shù)公司在物理研究所的鈉離子電池專利技術(shù)的基礎(chǔ)上推出的。 2017年，中國科學(xué)院物理研究所成立了中國科學(xué)院物理研究所陳麗泉院士，負(fù)責(zé)與鈉離子電池技術(shù)相關(guān)的專利。 胡永生是一名技術(shù)領(lǐng)袖。 隨后，中科海鈉準(zhǔn)備在江蘇省麗陽建立工業(yè)基地，加快鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程。

 

然而，據(jù)了解，鈉離子電池的能量密度僅為120kg/kg。 因此，鈉離子電池不能與鋰離子電池相比，因?yàn)殇囯姵氐哪芰棵芏瘸^每公斤300瓦時。

 

就能量密度而言，今天的鈉離子電池只能低于鋰電池的一半。 因此，鈉離子電池只能用于低速電動汽車、家庭儲能等低能量密度領(lǐng)域。 采用鈉電池作為電動自行車比較合適，如中國長城的鈉離子電池組，實(shí)現(xiàn)了電動自行車的示范應(yīng)用。

 

但鈉電池是一個新興的行業(yè)。它可能需要更多的開發(fā)來開花。 我國鈉電池產(chǎn)業(yè)化的速度正在加快。 2019年1月，鞍山星空鈉電池有限公司開發(fā)的鈉離子電池，是世界上第一條鈉離子電池生產(chǎn)線。 預(yù)計大規(guī)模生產(chǎn)后年產(chǎn)值將超過100億元..

 

除了企業(yè)的努力外，學(xué)術(shù)界還有許多研究小組致力于鈉電池的開發(fā)。 例如，南京理工大學(xué)夏暉教授在鈉電池錳基正極材料研究方面取得了進(jìn)展。 夏暉教授的研究小組發(fā)現(xiàn)，由正極材料制成的鈉電池電極比容量為211.9mA。 目前市場上鋰電池的正極材料比容量大約140mA/克。 然而，對鈉離子電池的研究主要是將各種水系統(tǒng)的電解質(zhì)和固體電解質(zhì)與相應(yīng)的正負(fù)極材料結(jié)合起來。 這些安排和組合總是能夠產(chǎn)生更高的容量，但核心問題并不比工業(yè)容量更大。 核心問題是電池的循環(huán)壽命-這意味著電池可以充電多少次，這是業(yè)界最關(guān)心的問題。

 

因此，從工業(yè)角度來看，鈉電池的產(chǎn)業(yè)化仍處于起步階段，許多研究成果僅在大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)中得到傳播。 它需要一些時間才能真正著陸-甚至一些研究人員說，在地球上用完鋰之前，鈉離子電池根本沒有機(jī)會。 鈉電池一開始可能不像人工智能技術(shù)那么受歡迎，但也許有一天它會迅速登陸工業(yè)。 這是可能的，因此鈉電池實(shí)際上值得期待的企業(yè)家和投資者密切關(guān)注。

 

鈉離子電池是未來儲能電池的重要發(fā)展方向之一. 隨著鈉離子研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程將繼續(xù)加快。 當(dāng)然，現(xiàn)在說鈉離子電池取代鋰電池還為時過早。