聊一聊被忽略的鈉離子電池

　　早在20世紀(jì)80年代，鈉離子電池和鋰離子電池就已經(jīng)被研究，隨著鋰離子電池的成功商業(yè)化，鈉離子電池的研究逐漸放緩。目前，鋰離子電池可謂“風(fēng)頭正勁”，但隨著電動汽車、智能電網(wǎng)時代的到來，鋰離子電池的大規(guī)模發(fā)展會受到鋰資源短缺的瓶頸制約。

　　鈉離子電池的工作原理與鋰離子相似，充電時，Na+從正極材料中脫出，經(jīng)過電解液嵌入負(fù)極材料，同時電子通過外電路轉(zhuǎn)移到負(fù)極，保持電荷平衡;放電時則相反。與鋰離子電池相比，鈉離子電池的優(yōu)勢就是資源豐富——鈉資源約占地殼元素儲量的2.64%，而且價格低廉，分布廣泛。然而，鈉離子電池技術(shù)門檻比鋰電等技術(shù)要高，其核心材料、組裝工藝等，并非技術(shù)的簡單移植就能實現(xiàn)，因此，進(jìn)行深入研究的企業(yè)和機構(gòu)比較少，鈉離子電池也沒有大規(guī)模推廣開來。此外，鈉離子電池在性能方面還有一些不足，比如在體積比能量、比功率方面，未來還有繼續(xù)提升的空間。

　　鈉離子電池的研發(fā)，近幾年也陸續(xù)取得不錯的成績。2015年底，法國一支研究團(tuán)隊在可充電電池材料上取得了一項重大進(jìn)步，首次開發(fā)出了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的18650規(guī)格的鈉離子電池。2015年，中國科學(xué)院物理研究所博士生李云明、研究員胡勇勝等在鈉離子電池碳基負(fù)極材料上取得了突破，采用成本更加低廉的無煙煤作為前驅(qū)體，通過簡單的粉碎和一步碳化得到了一種具有優(yōu)異儲鈉性能的碳負(fù)極材料。

　　據(jù)了解，鈉離子電池穩(wěn)定性強，安全性高，使用壽命長，應(yīng)用范圍廣泛，原材料易獲得，廢品回收工藝簡單且無污染。低成本鈉離子電池的開發(fā)成功有望應(yīng)用于低速電動車，實現(xiàn)低速電動車的無鉛化。在國外，鈉離子電池主要應(yīng)用于對安全性要求較高的領(lǐng)域，比如公交系統(tǒng)、通訊基站、家庭儲能和電網(wǎng)儲能等。

　　隨著電池產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)、企業(yè)不斷研發(fā)新技術(shù)，欲在產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前占領(lǐng)制高點。

　　據(jù)海外媒體報道，豐田新開發(fā)的鈉離子技術(shù)可有效提升電動車的續(xù)航里程——最大可達(dá)到驚人的1000公里(620英里)，而且價位更低。豐田新電池是使用了鈉基化合物作為正極的鈉離子電池，電池產(chǎn)生的電壓高出鋰離子電池30%。豐田為在2020年前后投入實際應(yīng)用，正加快推進(jìn)研究。據(jù)相關(guān)報告稱，該電池一旦商業(yè)化，價格會比傳統(tǒng)鋰電池更低。

　　比克電池也曾透露，其對鈉離子電池的研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中試階段，針對鈉離子電池能量密度偏低的問題不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以降低人們的用車成本。

　　2017年1月18日，超威集團(tuán)與美國通用電氣公司(General Electric Company，簡稱“GE”)在浙江長興舉行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，邁出搶灘國內(nèi)儲能市場的關(guān)鍵性一步。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(fēng)電組合、峰值管理、通訊基站等儲能項目。

　　在動力電池市場，不同的技術(shù)路線在同時發(fā)展，不同技術(shù)路線的電池都有屬于自己特定的細(xì)分市場，鈉離子電池未來在公交系統(tǒng)和低速電動車領(lǐng)域或會得到一定的應(yīng)用。當(dāng)前，能源領(lǐng)域正處于一場巨大的變革中，尤其隨著我國電力體制改革不斷深化，能源互聯(lián)網(wǎng)興起以及電力供需矛盾增加、棄風(fēng)棄光問題凸顯等，儲能在未來電力系統(tǒng)中將扮演不可或缺的角色。鈉離子電池在儲能領(lǐng)域的可再生能源消納、分布式儲能電站、削峰填谷等領(lǐng)域的應(yīng)用價值受到越來越多的重視，隨著鈉離子電池研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步以及工序成本的降低，其未來市場值得期待。