鈉離子電池作為目前最有潛力取代鋰電池的能源存儲(chǔ)技術(shù)之一，其優(yōu)勢(shì)在于鈉資源豐富、成本低廉且對(duì)環(huán)境友好。然而，長(zhǎng)期以來，由于技術(shù)難題和市場(chǎng)需求不明確等因素，鈉離子電池一直處于鋰電池的陰影之下。今年1月，來自肥城市的山東零壹肆先進(jìn)材料有限公司正式向用戶交付全球首款普魯士藍(lán)基鈉離子電池，鈉離子電池終于迎來了“高光時(shí)刻”，向產(chǎn)業(yè)化邁出重要一步。
據(jù)報(bào)道中零壹肆公司董事長(zhǎng)宋杰表示：“鈉離子電池有很多優(yōu)勢(shì)，首先就是低成本，其次是它能夠大功率充放電，在零下50℃它都可以工作?！绷阋妓凉緦Ｗ⒂阝c離子電池核心材料與電芯研發(fā)、制造與應(yīng)用，依托原創(chuàng)性的先進(jìn)低能耗、低成本的普魯士藍(lán)、白類正極材料規(guī)模化量產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從核心材料到電芯的一體化低碳、綠色制造。
對(duì)此，筆者咨詢中科院化學(xué)所研究員、博士生導(dǎo)師趙永生，他對(duì)此表示：一是目前鈉離子電池的性能，還普遍低于鋰電池性能;二是用鈉離子電池確實(shí)有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閮?chǔ)量豐富，如果產(chǎn)業(yè)化成功推廣，電池生產(chǎn)成本會(huì)大大降低，而且現(xiàn)在已有一批企業(yè)在做。三是鈉離子電池也有缺點(diǎn)需要克服，和鋰離子電池相比，同樣的能量密度，鈉離子電池需要的體積要大一些，當(dāng)然，體積問題目前也正在想辦法解決。
鈉和鋰同屬于元素周期表的ⅠA族的堿金屬元素，具有相似的化學(xué)性質(zhì)，但也有一些不同的特點(diǎn)。決定元素化學(xué)性質(zhì)的主要因素是最外層電子數(shù)，鈉和鋰的最外層電子數(shù)都是1，所以鈉和鋰化學(xué)性質(zhì)相似，都具有較強(qiáng)的金屬性，但是鈉原子的電子層數(shù)比鋰原子電子層數(shù)多一層，半徑較大，因此鈉比鋰更易失去電子，金屬性更強(qiáng)。這也決定了儲(chǔ)藏相同的能量，鈉離子電池的“塊頭”必須相對(duì)鋰電池要大。
由于鈉離子的質(zhì)量和半徑較大，在儲(chǔ)鈉材料中的遷移速度較慢，不利于鈉離子電池倍率性能的提升，也導(dǎo)致鈉離子電池的質(zhì)量/體積能量密度不如鋰離子電池。比如，寧德時(shí)代發(fā)布的麒麟電池(鋰離子電池)的能量密度可達(dá)255Wh/kg，而鈉離子電池的能量密度只有160Wh/kg。兩者的巨大差距，一方面是因?yàn)殁c離子電池的技術(shù)還不如鋰離子電池成熟，另一方面也是因?yàn)楸旧淼男再|(zhì)決定了在能量密度方面，鈉離子電池的天花板會(huì)低于鋰離子電池。
北京富百科生物技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)杜池敏，曾在山東聊城投資。他是中國(guó)科學(xué)院與香港大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士，為國(guó)內(nèi)首位從事生物熒光探針回國(guó)創(chuàng)業(yè)的科學(xué)家，常年從事有關(guān)化學(xué)產(chǎn)品研究開發(fā)，他接受采訪時(shí)表示：鈉離子電池有自己的優(yōu)勢(shì)，但要大規(guī)模代替鋰電池，還有一段距離要走。因?yàn)殁c離子電池的主要需求來源于汽車和電動(dòng)自行車，但體積過大過重，就會(huì)影響速度并占用過多空間。
鈉電池缺點(diǎn)明顯，但優(yōu)勢(shì)也明顯，最大的優(yōu)勢(shì)，就是鈉資源量比鋰資源豐富得多，獲取方式也容易得多。
鈉是地球上最豐富的元素之一，鈉的地殼豐度遠(yuǎn)高于鋰。據(jù)公開數(shù)據(jù)，我國(guó)鋰資源量占全球總量的5.7%，可開采資源少，我國(guó)鋰資源對(duì)外依存度高達(dá)74.5%，預(yù)計(jì)2025年我國(guó)鋰資源自給率僅9.6%。相比之下，我國(guó)鈉資源儲(chǔ)量相當(dāng)豐富。據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，我國(guó)鈉儲(chǔ)量為1500萬噸，主要分布在云南、四川、遼寧等地。根據(jù)2019年數(shù)據(jù)，中國(guó)鈉鹽儲(chǔ)量14701.3億噸，其中，光鹽湖就占了很大比重，而且海洋中也廣泛存在，海水制鈉也十分方便。我國(guó)鈉資源開采水平世界領(lǐng)先，2020年全世界出產(chǎn)鈉16.05萬噸左右，中國(guó)出產(chǎn)占82.55%。據(jù)2021年數(shù)據(jù)，山東是中國(guó)原鹽產(chǎn)量最多的地區(qū)，以742.77萬噸占全國(guó)總產(chǎn)量的14.4%。
正因?yàn)殁c資源如此豐富，加上和鋰相似的化學(xué)性質(zhì)，成為推動(dòng)鈉電池研發(fā)的重要?jiǎng)恿?。此外，鈉電池相比鋰電池，也有其它方面的優(yōu)點(diǎn)。鋰電池自燃及爆燃事故多發(fā)是因?yàn)殇囯x子電池有過熱或熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，這會(huì)導(dǎo)致電池故障、起火甚至爆炸。相對(duì)來說，鈉離子電池更穩(wěn)定和安全。鈉離子電池充電速度非?？?，寧德時(shí)代開發(fā)的第一代鈉離子電池電芯在常溫下充電15分鐘，電量就可以達(dá)到80%，具備了快充能力。此外，鈉電池工作溫度的跨度也非常之大，-70℃—100℃都能適用，而且在-20℃的低溫環(huán)境中，也能擁有90%以上的放電保持率。
通過對(duì)比分析，鈉電池和鋰電池各有利弊。如果有一天鈉電池能夠解決了體積大、重量大的弊端，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景無疑會(huì)非常廣闊。此次交付的全球首款普魯士藍(lán)基鈉離子電池引起了廣泛的關(guān)注和贊譽(yù)。業(yè)內(nèi)人士表示，這標(biāo)志著中國(guó)在鈉離子電池領(lǐng)域取得了重要突破，并為未來的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，這也意味著鈉離子電池有望成為鋰電池的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。隨著市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)和技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，鈉離子電池有望在未來幾年內(nèi)迅速發(fā)展起來，并逐漸走向商業(yè)化。我們有理由相信，鈉離子電池將為未來能源領(lǐng)域帶來更多的創(chuàng)新和突破。
482
0 
分享 0
舉報(bào) 0
收藏 0
反對(duì) 0
點(diǎn)贊 0
京公網(wǎng)安備 11010702002294號(hào)
