鉅大LARGE | 點擊量：737次 | 2022年01月12日
鈉離子電池：充電鋰電池盛世下的"后起之秀"
2017年七月初，一篇《鈉電池公司AquionEnergy破產(chǎn)都是鋰離子電池惹的禍？》的文章，將鈉離子電池推到了人們視野中。不難發(fā)現(xiàn)，近半年來鈉離子電池的研究發(fā)展進入密集化時期，雖然還沒有進入商業(yè)化，但是鈉離子電池無疑成為鋰離子電池盛世下的"后起之秀"。
目前電池重要應(yīng)用在電動汽車、儲能和消費類電子等領(lǐng)域，尤其近幾年電動汽車和儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電池特別是鋰離子電池的需求量越來越大，鋰離子電池逐漸暴露其部分局限性：一是鋰資源不足的問題；二是資源循環(huán)利用的問題。這些現(xiàn)實問題的出現(xiàn)，倒逼著公司、行業(yè)來選擇儲量更豐富、材料更便宜的電池體系。在不斷的尋找中，鈉離子電池體系日益受到產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。
德州大學達拉斯分校下屬的埃里克強森工程和計算機科學學院材料科技和工程專業(yè)的KyeongjaeCho教授表示："鋰的價格較為昂貴，礦產(chǎn)資源有限，全球只有幾處鋰礦。但鈉就不存在礦產(chǎn)不足的問題，完全可以從海水中提取。"
華南理工大學環(huán)境和能源學院副教授熊訓輝稱，鈉離子電池工作原理和鋰離子電池類似，都是利用離子在正負極之間嵌脫過程實現(xiàn)充放電。但前者因鈉資源豐富而成本更低，且因其電壓平臺高，安全性更高。
尋找合適的電極材料一直都是鈉離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
近日，鈉離子電池負極材料得到突破。熊訓輝和美國佐治亞理工學院材料科學和工程學院教授劉美林等經(jīng)過不斷地研究，開發(fā)出通過商業(yè)硫化銻和氧化石墨烯和鈉溶液后混合，再通過控制結(jié)晶和燒結(jié)制備改性石墨烯和納米硫化銻的復合材料。由該材料和鈉片組裝成的半電池，在快速充放電（充放電40分鐘左右完成）900個循環(huán)后容量保持率仍高達83%。
據(jù)了解，該復合材料具有很好的循環(huán)性能，使鈉離子電池實現(xiàn)應(yīng)用邁近了一大步。
除了負極材料，正極材料也是鈉離子電池的重要戰(zhàn)場。
最近，在國家自然科學基金委、國家科技部和中科院的支持下，我國科學院化學所分子納米結(jié)構(gòu)和納米技術(shù)重點實驗室研究員郭玉國課題組的研究人員，通過材料動力學理論計算并結(jié)合實驗，突破單一金屬離子正極的限制，結(jié)合多種金屬離子優(yōu)勢，獲得綜合性能優(yōu)異的O3-NaFe0.45Co0.5Mg0.05O2正極材料。
據(jù)了解，該方法顯著提升了材料暴露在空氣中甚至浸泡在水中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和容量保持能力，降低了材料的儲存費用，促進了其實際應(yīng)用，為將來設(shè)計高性能鈉離子電池正極材料以及材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化供應(yīng)了指導。
正負極材料方面不斷傳來佳訊，那么鈉離子電池未來的目標市場會在哪里呢？
我國科學院物理所研究員胡勇勝表示，未來鈉離子電池可以逐步取代鉛酸蓄電池，在各類低速電動汽車中獲得廣泛應(yīng)用，和鋰離子電池形成互補。
目前我國絕大多數(shù)電動自行車、電動三輪車甚至老年代步車使用鉛酸蓄電池，但由于鉛酸電池回收渠道、制度等不完善，環(huán)境污染較為嚴重。盡管鋰離子電池可以替代鉛酸蓄電池，但鋰資源的儲量問題，鈉離子電池成本更低等讓胡勇勝將鈉離子電池的目標市場瞄準了低速電動汽車市場。他還表示，將來鈉離子電池在儲能方面也會大放異彩。
隨著鈉離子電池的開發(fā)和研究，多家公司開始布局鈉離子電池以及鈉鹽儲能，超威集團就是其中的一個。
2017年年初，超威集團和美國通用電氣公司（GeneralElectricCompany，簡稱"GE"）在浙江長興舉辦Durathon鈉鹽電池合資合作項目簽約儀式。雙方結(jié)合各自的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)優(yōu)勢，共同創(chuàng)建合資公司，拓展鈉鹽電池的應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)過多年研發(fā)，Durathon鈉鹽電池技術(shù)實現(xiàn)了商業(yè)化，它具有產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定、安全性高（不會燃燒或爆炸）、能量密度大、使用壽命長的特性。目前，GE已經(jīng)在全球25個國家，建成了太陽能、風電組合、峰值管理、通訊基站等儲能項目。
除了超威集團，中聚電池旗下中聚電池研究院早在2015年即公布全球首臺鈉離子電池儲能系統(tǒng)樣機。為國內(nèi)儲能型鈉離子電池的工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。
雖然鈉離子電池距離批量生產(chǎn)尚需時日，但是多家公司和研究單位都在持續(xù)的開發(fā)中。同時鈉離子電池應(yīng)用也面對著一個問題，雖然成本較低，但是鈉的能量密度要比鋰低20%。假如不在這方面有所突破，其應(yīng)用也將受到限制。
