锂储量有限 钠电池能否大放异彩？

美国地理调查估计，全球锂资源约为3950万公吨，而具备商业开采价值的锂储备量则仅为1351.9万公吨。在目前的产业状况下，这样的锂资源可用上超过300年不成问题，但若是需求爆炸性成长，在一年80万吨的情况下，不到17年就会用尽。

能源问题

能源是支撑整个人类文明进步的物质基础。随着社会经济的高速发展，人类社会对能源的依存度不断提高。目前，传统化石能源如煤、石油、天然气等为人类社会供应重要的能源。化石能源的消费不仅使其日趋枯竭，且对环境影响显著。因此，改变现有不合理的能源结构已成为人类社会可持续发展面对的首要问题

锂储量有限钠电池能否大放异彩？

目前，大力发展的风能、太阳能、潮汐能、地热能等均属于可再生清洁能源，由于其随机性、间歇性等特点，假如将其所出现的电能直接输入电网，会对电网出现很大的冲击。在这种形势下，发展高效便捷的储能技术以满足人类的能源需求成为世界范围内研究热点。

锂离子电池

目前，储能方式重要分为机械储能、电化学储能、电磁储能和相变储能这四类。与其他储能方式相比，电化学储能技术具有效率高、投资少、使用安全、应用灵活等特点，最符合当今能源的发展方向。电化学储能历史悠久，其中锂离子电池是发展较为成熟的储能电池。

锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、工作电压高、无记忆效应、自放电小、工作温度范围宽等优点。但其仍然存在很多问题，如电池安全、循环寿命和成本问题等。而且随着锂离子电池逐渐应用于电动汽车，锂的需求量将大大新增，而锂的储量有限，且分布不均，这关于发展要求价格低廉、安全性高的智能电网和可再生能源大规模储能的长寿命储能电池来说，可能是一个瓶颈问题。因此，亟需发展下一代综合效能优异的储能电池新体系。

钠离子电池

相比锂资源而言，钠储量十分丰富，约占地壳储量的2.64%，且分布广泛、提炼简单。同时，钠和锂在元素周期表的同一主族，具有相似的物理化学性质，其基本的性质比较见表1。

表1金属钠与金属锂基本性质比较

钠离子电池具有与锂离子电池类似的工作原理，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。

充电时，Na＋从正极脱出经过电解质嵌入负极，同时电子的补偿电荷经外电路供给到负极，保证正负极电荷平衡。放电时则相反，Na＋从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。

在正常的充放电情况下，钠离子在正负极间的嵌入脱出不破坏电极材料的基本化学结构。从充放电可逆性看，钠离子电池反应是一种理想的可逆反应。因此，发展针关于大规模储能应用的钠离子电池技术具有重要的战略意义。

钠离子电池优势

与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势：

1.钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；

2.由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液（同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20%左右）降低成本；

3.钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8%左右，降低重量10%左右；

4.由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂离子电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。

钠离子电池存在的问题及解决方法

1.钠离子电池是一种有别于锂离子电池的电池体系，将锂离子电池电极材料直接应用到钠离子电池的研究上是一种捷径。但寻找新的具有高能量密度和功率密度的正极材料，同时寻找在循环过程中体积变化小的负极材料，提高电池的循环稳定性，才是提高钠离子电池性能的重要途径，也是使钠离子电池早日应用到大规模储能的关键；

2.目前关于钠离子电池电极材料的合成方法比较单一，传统的固相法和凝胶溶胶法是重要的制备方法，且对电极材料的改性研究较少。寻找更简单高效的合成方法，同时对性能较好的材料进行改性研究也是提高钠离子电池性能的一条途径；

3.安全问题是制约锂离子电池发展的重要因素，而钠离子电池同样面对安全问题。因此，大力开发新的电解液体系，研究更为安全的凝胶态及全固态电解质是缓解钠离子电池安全问题的重要方向。

此外，钠离子的液态记忆这项难题现在也被攻克。（液态记忆：将液体形状改变，经过一段时间，自身会恢复到之前的状态。）

随着钠离子电池研究的深入，将会开发出新的材料，电池的容量和电压将会进一步得到提升。钠离子较低的成本，使得钠离子电池有望应用在智能电网或可再生能源的大规模储能中。