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，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？

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

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

• 環(huán)境影響：與鋰相比，鈉的提取和加工對環(huán)境的影響較小。此外，鈉離子電池有助于減少與鋰開采和生產(chǎn)相關(guān)的環(huán)境負(fù)擔(dān)。
• 資源安全：鈉的儲量非常豐富，常見材料如食鹽（氯化鈉）中都含有鈉。這可以帶來更穩(wěn)定、更安全的供應(yīng)鏈，緩解人們對資源稀缺的擔(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熱和熱失控，而這些都是鋰離子技術(shù)所擔(dān)心的問題。
• 大規(guī)模儲能的成本效益：鈉離子電池被認(rèn)為有望用于大規(guī)模儲能系統(tǒng)，例如電網(wǎng)儲能，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時間才能開發(fā)出來？

Jean-Marie Tarascon 博士是儲能研究領(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，雖然他沒有提供確切的時間表，但他的研究表明，不久的將來，可能在未來 5 到 10 年內(nèi)實現(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)極開展了技術(shù)驗證和優(yōu)化工作。”耐普新能源董事長騰飛表示，通過校企聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)模式，推動解決鈉離子電池瓦時成本、極限快充、長期循環(huán)穩(wěn)定性等關(guān)鍵問題，進(jìn)而推出低成本、高安全、長壽命的鈉離子電池，滿足行業(yè)期待。

鋰離子電池的劣勢為鈉離子電池進(jìn)入市場提供了機(jī)會

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

• 資源限制：開采鋰和其他關(guān)鍵材料（如鈷和鎳）可能會破壞環(huán)境并造成地緣政治不穩(wěn)定。資源有限和分布不均會影響供應(yīng)。
• 環(huán)境影響：開采和加工鋰會對環(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環(huán)境挑戰(zhàn)。
• 安全問題：由于鋰電池能量密度高，如果損壞或處理不當(dāng)，容易過熱、膨脹，甚至起火。
• 隨時間退化：鋰電池隨時間退化，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環(huán)境不利的。
• 成本：鋰電池制造成本相對較高，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，加劇了環(huán)境問題。

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存的能量較少，這影響了它們對高能量密度應(yīng)用的適用性，例如智能手機(jī)和電動汽車。

雖然鈉離子電池的循環(huán)壽命不錯，但通常不如先進(jìn)的鋰離子電池長。較長的循環(huán)壽命對于電動汽車等應(yīng)用至關(guān)重要，因為電池壽命是關(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。這影響了它們在高功率應(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（例如某些類型的陽極和陰極材料）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，適合不同類型的應(yīng)用。具體分類如下：

鈉離子電池

• 電網(wǎng)儲能： 成本較低，溫度穩(wěn)定性好。大規(guī)模儲能系統(tǒng)用于平衡電網(wǎng)的供需。
• 固定式儲能： 對于大型設(shè)施而言具有成本效益。儲能用于太陽能和風(fēng)能等可再生能源，以儲存多余的能源。
• 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)。
• 低成本電動汽車和電動自行車： 可能降低生產(chǎn)成本。經(jīng)濟(jì)實惠的電動汽車和電動自行車對能量密度的要求不高。
• 消費電子產(chǎn)品（新興）： 具有降低成本的潛力。未來的消費設(shè)備，但由于能量密度問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人電子設(shè)備。
• 電動汽車 (EV)： 能量密度高，循環(huán)壽命長。電動汽車、電動滑板車和電動自行車。
• 航空航天和軍事： 高能量密度和性能。衛(wèi)星、無人機(jī)和國防應(yīng)用對性能和可靠性至關(guān)重要。
• 可再生能源儲存： 性能好，循環(huán)壽命長。用于太陽能或風(fēng)能儲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。

鈉離子電池會取代鋰離子電池嗎？

從應(yīng)用角度來看，鈉離子電池和鋰離子電池各有特色，市場定位也有所不同，目前對于需要高能量密度、重量輕、循環(huán)壽命長的用途，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)模和固定式儲能解決方案，成本和溫度穩(wěn)定性是關(guān)鍵因素。