電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）在可充電電池市場，鋰離子電池的霸主地位依然無可撼動。目前鋰離子電池已經(jīng)在動力、消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域，逐漸實(shí)現(xiàn)對移動式化石能源的替代。通過對不同正負(fù)極材料的研究，鋰離子電池的能量密度也在逐步提高。

不過在去年與今年碳酸鋰價(jià)格的進(jìn)一步增長下，不少電池廠商也紛紛看下鈉離子電池這一突破契機(jī)，于周五發(fā)布了鈉離子電池的寧德時(shí)代就是其中之一。

低成本，低能量密度換高安全性？

鈉離子電池的最大優(yōu)勢在于原材料豐富的儲備和低廉的價(jià)格，地殼中鈉的含量是鋰的一千多被，凈化提純的成本也更低。中國的鋰電資源不少，但儲備量還是不比上智利，開采量也比不上澳大利亞。而三元電池中的鈷和鎳在我國同樣屬于稀缺資源，價(jià)格同樣居高不下。

寧德時(shí)代第一代鈉離子電池和電芯 / 寧德時(shí)代

鈉離子負(fù)極上與鋰離子電池相同，多數(shù)也采用了碳材料，而正極材料則常用氧化物、普魯士藍(lán)或普魯士白材料，多數(shù)是鐵錳這樣的常見金屬。目前不少在研究鈉離子電池的公司都已經(jīng)將能量密度做到了140Wh/kg以上，雖然還不能與三元鋰離子電池相比，但已經(jīng)可以與磷酸鐵鋰電池一較高下。更何況，鋰離子電池的能量密度突破也越來越有限，鈉離子電池很可能成為鋰離子電池的下一個(gè)替代或補(bǔ)充。

在運(yùn)輸安全性上，鋰離子電池向來被視為危險(xiǎn)品。聯(lián)合國國際民航組織更是明確規(guī)定，空運(yùn)鋰離子電池的荷電量（SoC）不得超過30%，所以要想大批量空運(yùn)鋰離子電池會一定程度上影響電池壽命。而鈉離子電池可以完全放電至0V，消除了由于短路而產(chǎn)生的熱失控，也有助于BMS調(diào)控。

這一特質(zhì)在電動汽車的安全性上多出的優(yōu)勢并算不太明顯，鋰離子電池過充的話會爆炸起火，也不能過放，否則會損壞電池影響壽命。鈉離子電池雖然可以過放至0V，但同樣不能過充。

寧德時(shí)代入局，能量密度突破

寧德時(shí)代于7月29日發(fā)布了其第一代鈉離子電池。該電池在正極上采用了普魯士白材料，負(fù)極材料則使用了寧德時(shí)代自己開發(fā)的具有獨(dú)特孔隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料，提高了循環(huán)性能。

寧德時(shí)代第一代鈉離子電池與磷酸鐵鋰電池對比 / 寧德時(shí)代

根據(jù)寧德時(shí)代給出的數(shù)據(jù)，第一代鈉離子電池電芯單體密度高達(dá)160Wh/kg，常溫充電15分鐘就可以充至80%以上的電量。而且該電池的低溫性能特別好，即便是-20攝氏度的低溫環(huán)境下，也可以做到90%以上的放電保持率。不過在寧德時(shí)代將鈉離子電池與磷酸鐵鋰電池對比的數(shù)據(jù)中可以看出，鈉離子電池的安全性和壽命是基本持平的，所以由此來看鈉離子電池并不算一個(gè)安全性更優(yōu)的解決方案。

寧德時(shí)代也已經(jīng)在著手研究下一代鈉離子電池，借助其高通量材料集成計(jì)算平臺對材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，預(yù)計(jì)下一代鈉離子電池密度可達(dá)200Wh/kg以上。寧德時(shí)代還推出了一種鈉離子電池與鋰離子電池混搭的AB電池解決方案，BMS對兩個(gè)電池體系進(jìn)行均衡控制，讓兩者取長補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)高于鈉離子電池的能量密度，又兼顧了鈉離子電池優(yōu)秀的低溫性能。

在制造上，寧德時(shí)代稱鈉離子電池的生產(chǎn)可以完美兼容鋰離子電池的設(shè)備和工藝，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線快速切換。寧德時(shí)代已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化布局，希望與上下游合作，在2023年形成鈉離子電池的基本產(chǎn)業(yè)鏈。

動力還是儲能？

寧德時(shí)代聲稱其第一代鈉離子電池既可以用于交通電動化，又可以用于儲能，但當(dāng)前鈉離子電池還達(dá)不到鋰離子電池的成熟度，無法為全場景應(yīng)用帶來同樣的吸引力。就拿動力電池來說，鈉離子電池的較低能量密度限制了汽車的續(xù)航里程，而這恰巧是電動汽車的一大賣點(diǎn)。但鈉離子電池作為新材料電池，全面探索市場依然是初期發(fā)展必須走的方向。

英國的Faradion就憑借其鈉離子電池在澳大利亞和印度找到了市場。Faradion的鈉離子電池采用了氧化物材料正極和硬碳負(fù)極，其能量密度的設(shè)計(jì)性能可達(dá)到155Wh/kg。該公司去年宣布與投資集團(tuán)ICM澳大利亞達(dá)成訂單，將鈉離子電池用于住宅和商業(yè)用電的儲能，F(xiàn)aradion同時(shí)也在印度開發(fā)使用鈉離子電池的商用重型貨車。

中科海鈉是一家專注于鈉離子電池儲能的公司，擁有中國鋰電先驅(qū)陳立泉院士領(lǐng)頭的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。中科海鈉的鈉離子電池采用了自研的銅基鈉離子層狀氧化物材料，負(fù)極則采用了無煙煤基軟碳材料，以此制成的鈉離子電池能量密度已達(dá)145Wh/kg。

NaCR32138鈉離子圓柱電池 / 中科海鈉

今年6月28日，搭載中科海鈉鈉離子電池的1MWh電池儲能系統(tǒng)已經(jīng)在山西太原正式投入運(yùn)營，光伏發(fā)電后通過逆變器對儲能系統(tǒng)進(jìn)行充電，將市電、光伏和充電系統(tǒng)形成一個(gè)微電網(wǎng)循環(huán)。依照中科海鈉的展望，其鈉離子電池未來的應(yīng)用領(lǐng)域主要在低速電動車、電動船、家庭儲能和電網(wǎng)儲能。

結(jié)語

碳達(dá)峰和碳中和兩大目標(biāo)的提出為電池提供了龐大的市場，鈉離子電池借此東風(fēng)進(jìn)入儲能市場適逢其時(shí)。國家發(fā)展改革委和國家能源局在《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提到“堅(jiān)持儲能技術(shù)多元化”，“加快鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?；囼?yàn)示范”，勢必會進(jìn)一步助推該技術(shù)在我國的應(yīng)用落地。

而在動力電池市場，鈉離子電池雖然已經(jīng)有了低溫場景和快充等優(yōu)勢，但能量密度上仍需要繼續(xù)突破。至于一直在提的安全性提升，還是得等到固態(tài)電池正式商用的那一天，屆時(shí)不論是鋰離子電池還是鈉離子電池都會從中受惠。