钜大LARGE | 点击量：720次 | 2022年01月12日
钠离子电池：充电锂电池盛世下的"后起之秀"
2017年七月初，一篇《钠电池公司AquionEnergy破产都是锂离子电池惹的祸？》的文章，将钠离子电池推到了人们视野中。不难发现，近半年来钠离子电池的研究发展进入密集化时期，虽然还没有进入商业化，但是钠离子电池无疑成为锂离子电池盛世下的"后起之秀"。
目前电池重要应用在电动汽车、储能和消费类电子等领域，尤其近几年电动汽车和储能产业的快速发展，电池特别是锂离子电池的需求量越来越大，锂离子电池逐渐暴露其部分局限性：一是锂资源不足的问题；二是资源循环利用的问题。这些现实问题的出现，倒逼着公司、行业来选择储量更丰富、材料更便宜的电池体系。在不断的寻找中，钠离子电池体系日益受到产业的关注。
德州大学达拉斯分校下属的埃里克强森工程和计算机科学学院材料科技和工程专业的KyeongjaeCho教授表示："锂的价格较为昂贵，矿产资源有限，全球只有几处锂矿。但钠就不存在矿产不足的问题，完全可以从海水中提取。"
华南理工大学环境和能源学院副教授熊训辉称，钠离子电池工作原理和锂离子电池类似，都是利用离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。但前者因钠资源丰富而成本更低，且因其电压平台高，安全性更高。
寻找合适的电极材料一直都是钠离子电池发展的关键。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
近日，钠离子电池负极材料得到突破。熊训辉和美国佐治亚理工学院材料科学和工程学院教授刘美林等经过不断地研究，开发出通过商业硫化锑和氧化石墨烯和钠溶液后混合，再通过控制结晶和烧结制备改性石墨烯和纳米硫化锑的复合材料。由该材料和钠片组装成的半电池，在快速充放电（充放电40分钟左右完成）900个循环后容量保持率仍高达83%。
据了解，该复合材料具有很好的循环性能，使钠离子电池实现应用迈近了一大步。
除了负极材料，正极材料也是钠离子电池的重要战场。
最近，在国家自然科学基金委、国家科技部和中科院的支持下，我国科学院化学所分子纳米结构和纳米技术重点实验室研究员郭玉国课题组的研究人员，通过材料动力学理论计算并结合实验，突破单一金属离子正极的限制，结合多种金属离子优势，获得综合性能优异的O3-NaFe0.45Co0.5Mg0.05O2正极材料。
据了解，该方法显著提升了材料暴露在空气中甚至浸泡在水中的结构稳定性和容量保持能力，降低了材料的储存费用，促进了其实际应用，为将来设计高性能钠离子电池正极材料以及材料结构优化供应了指导。
正负极材料方面不断传来佳讯，那么钠离子电池未来的目标市场会在哪里呢？
我国科学院物理所研究员胡勇胜表示，未来钠离子电池可以逐步取代铅酸蓄电池，在各类低速电动汽车中获得广泛应用，和锂离子电池形成互补。
目前我国绝大多数电动自行车、电动三轮车甚至老年代步车使用铅酸蓄电池，但由于铅酸电池回收渠道、制度等不完善，环境污染较为严重。尽管锂离子电池可以替代铅酸蓄电池，但锂资源的储量问题，钠离子电池成本更低等让胡勇胜将钠离子电池的目标市场瞄准了低速电动汽车市场。他还表示，将来钠离子电池在储能方面也会大放异彩。
随着钠离子电池的开发和研究，多家公司开始布局钠离子电池以及钠盐储能，超威集团就是其中的一个。
2017年年初，超威集团和美国通用电气公司（GeneralElectricCompany，简称"GE"）在浙江长兴举办Durathon钠盐电池合资合作项目签约仪式。双方结合各自的产业、技术优势，共同创建合资公司，拓展钠盐电池的应用领域。经过多年研发，Durathon钠盐电池技术实现了商业化，它具有产品性质稳定、安全性高（不会燃烧或爆炸）、能量密度大、使用寿命长的特性。目前，GE已经在全球25个国家，建成了太阳能、风电组合、峰值管理、通讯基站等储能项目。
除了超威集团，中聚电池旗下中聚电池研究院早在2015年即公布全球首台钠离子电池储能系统样机。为国内储能型钠离子电池的工业化奠定了基础。
虽然钠离子电池距离批量生产尚需时日，但是多家公司和研究单位都在持续的开发中。同时钠离子电池应用也面对着一个问题，虽然成本较低，但是钠的能量密度要比锂低20%。假如不在这方面有所突破，其应用也将受到限制。
