钠离子电池终于要来了，旨在取代锂离子？

2021-03-11

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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自「IEEE」，谢谢。

锂离子电池还在可充电电池市场上攻城拔寨。但与此同时，钠离子电池正在加快针对大型应用（即非电动汽车或消费电子产品）的竞争性开发。

多年来，研究人员一直致力于让钠电池投入商用。这项技术最终可能会如期实现，因为已经有两家公司现在开始商业交付。

2020年9月，能源部高级研究计划署（Energy）向位于加利福尼亚州圣克拉拉的Natron Energy授予了1,990万美元，作为快速跟踪技术新计划的一部分，这部分投资目的是推进其商业化努力。该公司销售副总裁Jack Pouchet说，这些电池现在处于小批量商业生产中。Natron的首批客户是数据中心和电信公司。

东北大学研究教授，锂电池咨询公司E-KEM Sciences的首席技术官KM Abraham说：“从纯性能的角度来看，钠离子电池对便携式电子产品或电动汽车没有吸引力。” 锂离子电池比钠离子具有更高的能量密度，这意味着紧凑的锂离子在两次充电之间的运行时间更长。他说，到目前为止，钠离子已显示出约一半的锂能量密度，可以达到285 Wh / kg。

但是钠离子电池可以使锂离子电池在固定应用中物有所值，例如家用和电网的可再生能源存储或数据中心的备用电源，在这些应用中，成本比大小和能量密度更为重要。根据目前可获得的信息，Abraham预计钠离子电池的成本将比锂离子电池低约10％至20％。

钠电池最大的优点是使用了丰富，便宜且良性的材料。地壳中的钠比锂多一千倍。提取和纯化的成本也更低。此外，电池中通常使用的钠金属氧化物阴极（阳极就像锂离子电池一样是碳）可以由多种金属（例如铁和锰）制成。相比之下，锂离子阴极使用钴，一种地质储量有限的金属以及以少数几个国家为中心的脆弱的供应链。铅酸和镍镉等其他电池也含有有毒金属。“钠的主要吸引力是可持续性，”Abraham说。

钠电池也比锂离子电池更稳定和安全。Pouchet说，它们的温度范围更广，不易燃，并且在任何情况下都不会发生热失控（可能导致锂离子电池着火）。

Natron是开发和商业化钠离子电池的少数参与者之一。该公司正在采取一种独特的方法，用Prussian Blue来制造阴极和阳极，Prussian Blue是一种用于油漆和染料的颜料。这种低成本材料的化学结构非常擅长吸收和释放钠离子，从而使电池可以在数分钟内完成充电和放电，并可以快速释放能量。Pouchet说，Prussian Blue电极的使用寿命也比碳基和金属基电极长，可以充电超过50,000次。

另一家领先的钠离子电池公司是英国的Faradion，他们已经在澳大利亚和印度找到了市场。去年，该公司宣布已收到投资集团ICM Australia的第一笔订单，可用于澳大利亚市场，在澳大利亚市场，住宅，商业和电网规模应用的电池存储需求一直在增长。他们还在印度开发用于商用车的电池。

Faradion表示，其原型电池可以提供超过140 Wh / kg的能量密度。

该公司于2月下旬宣布，将与总部位于德克萨斯州休斯顿的能源公司Phillips 66合作，开发成本更低，性能更高的电池负极材料。

亚伯拉罕说，这种有针对性的研究正是技术所需要的。他在ACS Energy Letters中发表的最新评论中指出，需要对更好的阳极和阴极材料进行更多研究，以生产出能量密度接近200 Wh / kg的实用钠离子电池。他指出，太平洋西北国家实验室，法国国家科学研究中心（CNRS）以及法国电化学储能研究网络等方面正在进行的有希望的研究。他说：“钠离子电池肯定有很多钱。”

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