鈉離子電池的概念可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，但重大發(fā)展始于 20 世紀(jì) 80 年代和 90 年代。最初的工作受到鋰離子技術(shù)原理的啟發(fā)。多年來(lái)，材料科學(xué)和電化學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步提高了鈉離子電池的性能，使其成為某些應(yīng)用的可行選擇。雖然它們還沒(méi)有鋰離子電池那么先進(jìn)，但正在進(jìn)行的研究仍在不斷增強(qiáng)它們的性能。

鈉離子電池有哪些優(yōu)點(diǎn)？

鈉離子電池具有多種潛在優(yōu)勢(shì)，在某些情況下，它們成為鋰離子電池的有吸引力的替代品：

儲(chǔ)量豐富且成本高昂：與鋰相比，鈉儲(chǔ)量豐富且分布廣泛。這種儲(chǔ)量豐富可以降低原材料成本，減少對(duì)供應(yīng)受限和價(jià)格波動(dòng)較大的材料的依賴(lài)。

• 環(huán)境影響：與鋰相比，鈉的提取和加工對(duì)環(huán)境的影響較小。此外，鈉離子電池有助于減少與鋰開(kāi)采和生產(chǎn)相關(guān)的環(huán)境負(fù)擔(dān)。
• 資源安全：鈉的儲(chǔ)量非常豐富，常見(jiàn)材料如食鹽（氯化鈉）中都含有鈉。這可以帶來(lái)更穩(wěn)定、更安全的供應(yīng)鏈，緩解人們對(duì)資源稀缺的擔(dān)憂。
• 安全性：與鋰離子電池相比，鈉離子電池可能具有更好的安全特性。例如，鈉離子電池可能不太容易過(guò)熱和熱失控，而這些都是鋰離子技術(shù)所擔(dān)心的問(wèn)題。
• 大規(guī)模儲(chǔ)能的成本效益：鈉離子電池被認(rèn)為有望用于大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，例如電網(wǎng)儲(chǔ)能，在這些系統(tǒng)中，成本是比能量密度更重要的因素。它們的材料成本較低，因此非常適合這些應(yīng)用。
• 寬工作溫度范圍：與鋰離子電池相比，鈉離子電池可以在更廣泛的溫度范圍內(nèi)有效運(yùn)行。這使得它們可以在各種極端環(huán)境條件下發(fā)揮作用。

鈉離子電池需要多長(zhǎng)時(shí)間才能開(kāi)發(fā)出來(lái)？

Jean-Marie Tarascon 博士是儲(chǔ)能研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，他為鈉離子電池領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)。他的工作強(qiáng)調(diào)了鈉離子電池的大規(guī)模應(yīng)用潛力，雖然他沒(méi)有提供確切的時(shí)間表，但他的研究表明，不久的將來(lái)，可能在未來(lái) 5 到 10 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

耐普新能源研發(fā)的綠色低成本鈉離子電池已進(jìn)入中試階段，很快就能進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)?！拔覀儑@混合多陰離子正極、復(fù)合生物質(zhì)硬碳負(fù)極開(kāi)展了技術(shù)驗(yàn)證和優(yōu)化工作?！蹦推招履茉炊麻L(zhǎng)騰飛表示，通過(guò)校企聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)模式，推動(dòng)解決鈉離子電池瓦時(shí)成本、極限快充、長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性等關(guān)鍵問(wèn)題，進(jìn)而推出低成本、高安全、長(zhǎng)壽命的鈉離子電池，滿足行業(yè)期待。

鋰離子電池的劣勢(shì)為鈉離子電池進(jìn)入市場(chǎng)提供了機(jī)會(huì)

與鋰相比，鈉離子電池具有成本更低、鈉儲(chǔ)量更豐富等潛在優(yōu)勢(shì)。如果它們能夠?qū)崿F(xiàn)具有競(jìng)爭(zhēng)力的性能和成本效益，最終成為鋰離子電池的替代品，那么它們的市場(chǎng)影響將非常巨大。深入研究它們的開(kāi)發(fā)、可擴(kuò)展性和應(yīng)用對(duì)于確定它們最終的市場(chǎng)地位至關(guān)重要。

• 資源限制：開(kāi)采鋰和其他關(guān)鍵材料（如鈷和鎳）可能會(huì)破壞環(huán)境并造成地緣政治不穩(wěn)定。資源有限和分布不均會(huì)影響供應(yīng)。
• 環(huán)境影響：開(kāi)采和加工鋰會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響，包括用水和污染。鋰電池的處理和回收也帶來(lái)環(huán)境挑戰(zhàn)。
• 安全問(wèn)題：由于鋰電池能量密度高，如果損壞或處理不當(dāng)，容易過(guò)熱、膨脹，甚至起火。
• 隨時(shí)間退化：鋰電池隨時(shí)間退化，導(dǎo)致容量減少和使用壽命縮短。這最終需要更換，這可能是昂貴的且對(duì)環(huán)境不利的。
• 成本：鋰電池制造成本相對(duì)較高，部分原因是原材料成本和復(fù)雜的生產(chǎn)工藝。
• 回收困難：有效回收鋰電池具有挑戰(zhàn)性，許多電池最終被進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)，加劇了環(huán)境問(wèn)題。

鈉離子電池與鋰離子電池

以下是鈉離子電池和鋰離子電池的比較表：

鈉離子電池為何無(wú)法取代鋰離子電池？

與鋰離子電池相比，鈉離子電池的能量密度通常較低。這意味著它們每單位重量或體積儲(chǔ)存的能量較少，這影響了它們對(duì)高能量密度應(yīng)用的適用性，例如智能手機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)。

雖然鈉離子電池的循環(huán)壽命不錯(cuò)，但通常不如先進(jìn)的鋰離子電池長(zhǎng)。較長(zhǎng)的循環(huán)壽命對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)等應(yīng)用至關(guān)重要，因?yàn)殡姵貕勖顷P(guān)鍵因素。

與鋰離子電池相比，鈉離子電池在功率輸出和效率方面的性能指標(biāo)可能較低。這影響了它們?cè)诟吖β蕬?yīng)用方面的適用性。

鋰離子電池?fù)碛型晟频闹圃旎A(chǔ)設(shè)施和供應(yīng)鏈。鈉離子技術(shù)仍處于新興階段，缺乏同等水平的商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和廣泛應(yīng)用。

雖然鈉比鋰更豐富且更便宜，但鈉離子電池中使用的其他材料（例如某些類(lèi)型的陽(yáng)極和陰極材料）可能尚未像鋰離子電池中使用的材料那樣完善或優(yōu)化。

鈉離子電池技術(shù)仍在開(kāi)發(fā)中，需要取得重大進(jìn)展才能達(dá)到鋰離子電池的性能和可靠性。研究正在進(jìn)行中，改進(jìn)也在進(jìn)行中，但要達(dá)到同樣的成熟度還需要時(shí)間。

鈉離子和鋰離子電池適合哪些應(yīng)用？

鈉離子電池 和鋰離子電池 各有優(yōu)勢(shì)，適合不同類(lèi)型的應(yīng)用。具體分類(lèi)如下：

鈉離子電池

• 電網(wǎng)儲(chǔ)能： 成本較低，溫度穩(wěn)定性好。大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)用于平衡電網(wǎng)的供需。
• 固定式儲(chǔ)能： 對(duì)于大型設(shè)施而言具有成本效益。儲(chǔ)能用于太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源，以?xún)?chǔ)存多余的能源。
• 備用電源系統(tǒng)：與鋰離子相比成本更低。關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的不間斷電源 (UPS)。
• 低成本電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)： 可能降低生產(chǎn)成本。經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)對(duì)能量密度的要求不高。
• 消費(fèi)電子產(chǎn)品（新興）： 具有降低成本的潛力。未來(lái)的消費(fèi)設(shè)備，但由于能量密度問(wèn)題尚未得到廣泛采用。

鋰離子電池

• 便攜式電子產(chǎn)品： 能量密度高、重量輕。智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦和其他個(gè)人電子設(shè)備。
• 電動(dòng)汽車(chē) (EV)： 能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)。電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)滑板車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)。
• 航空航天和軍事： 高能量密度和性能。衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)和國(guó)防應(yīng)用對(duì)性能和可靠性至關(guān)重要。
• 可再生能源儲(chǔ)存： 性能好，循環(huán)壽命長(zhǎng)。用于太陽(yáng)能或風(fēng)能儲(chǔ)存的家用和商用電池系統(tǒng)。
• 高性能應(yīng)用： 卓越的能量密度和功率輸出。電動(dòng)工具、醫(yī)療設(shè)備和其他需要高能量和功率的應(yīng)用。

鈉離子電池會(huì)取代鋰離子電池嗎？

從應(yīng)用角度來(lái)看，鈉離子電池和鋰離子電池各有特色，市場(chǎng)定位也有所不同，目前對(duì)于需要高能量密度、重量輕、循環(huán)壽命長(zhǎng)的用途，鋰離子電池是首選。鈉離子電池正在成為一種具有成本效益的替代品，特別適合大規(guī)模和固定式儲(chǔ)能解決方案，成本和溫度穩(wěn)定性是關(guān)鍵因素。