钠电池是否会取代锂电池？
来源：宝鄂实业
2021-03-29 13:36
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钠是地球上仅次于锂的第二轻金属。钠与锂的化学性质相似。 因此，理论上，钠也可以用作锂电池。 当然，钠的原子半径比锂大得多，因为钠原子比锂原子多8颗，所以它们自然会变胖。 一旦你变胖，就会有很多麻烦，比如它不能像锂那样嵌入石墨中，而且它比锂更重要，这使得单位质量的电池储存量比锂少。
但是钠的优点之一是地球上的钠含量很高，地球上的钠含量是锂的数千倍。 我们吃的盐含有大量的钠和大量的钠。 由于它们富含，钠比锂便宜得多。 锂碳酸锂在市场上的价格是数万元/吨，而氯化钠作为钠的价格是每吨几千元。 因此，钠电池和锂电池的优点之一是它们便宜，这是工业化的核心优势。 因为这个行业最关心的是成本。
当然，成本优势并不意味着技术优势的关键取决于钠能否真正制造电池。 电池的负极电解质是钠电池的三个基本组成部分。 因此，钠电池可以存在。 以钠离子电池的负极材料为例，对硬碳材料进行了多种研究。 虽然硬碳钠储存机理尚未得出结论，不同人士的电池负极性能存在很大差异，但这只是一个过程问题，总有一天可以规范化。
事实上，钠离子电池的工作原理与锂离子电池的工作原理并无太大的不同。 充电时，钠离子通过电解质嵌入负极，电子补偿电荷通过外部电路供电到负极，以保证正负电荷的平衡。 在放电过程中，相反的钠离子通过电解质嵌入到正极中。 在正常充放电条件下，钠离子不应破坏正负极之间电极材料的基本化学结构(当然，在实际情况下，可能会产生一定的存储效应。 它也会导致电极材料的老化。
那么钠离子电池有技术优势吗？ 一些人声称，钠离子电池的充电时间可以缩短到锂离子电池的1/5，尽管目前的披露数据并不十分充分。 所以我们只能说这是一个潜在的优势。 也有消息称，钠离子电池寿命超过10年，锂离子电池寿命仅为3~4年，但这是一项值得怀疑的研究。 钠离子电池的主要问题是循环寿命不高，因此是一个有争议的问题。
目前，钠离子电池具有成本低、技术优势不明显等优点。 那么，这一领域的现状呢？
2018年6月，中国第一辆钠离子电池低速电动汽车在中国科学院物理研究所公园举行了示范演示。 这里的关键词是低速的。 低速电动汽车是由中国钠技术公司在物理研究所的钠离子电池专利技术的基础上推出的。 2017年，中国科学院物理研究所成立了中国科学院物理研究所陈丽泉院士，负责与钠离子电池技术相关的专利。 胡永生是一名技术领袖。 随后，中科海钠准备在江苏省丽阳建立工业基地，加快钠离子电池的商业化进程。
然而，据了解，钠离子电池的能量密度仅为120kg/kg。 因此，钠离子电池不能与锂离子电池相比，因为锂电池的能量密度超过每公斤300瓦时。
就能量密度而言，今天的钠离子电池只能低于锂电池的一半。 因此，钠离子电池只能用于低速电动汽车、家庭储能等低能量密度领域。 采用钠电池作为电动自行车比较合适，如中国长城的钠离子电池组，实现了电动自行车的示范应用。
但钠电池是一个新兴的行业。它可能需要更多的开发来开花。 我国钠电池产业化的速度正在加快。 2019年1月，鞍山星空钠电池有限公司开发的钠离子电池，是世界上第一条钠离子电池生产线。 预计大规模生产后年产值将超过100亿元..
除了企业的努力外，学术界还有许多研究小组致力于钠电池的开发。 例如，南京理工大学夏晖教授在钠电池锰基正极材料研究方面取得了进展。 夏晖教授的研究小组发现，由正极材料制成的钠电池电极比容量为211.9mA。 目前市场上锂电池的正极材料比容量大约140mA/克。 然而，对钠离子电池的研究主要是将各种水系统的电解质和固体电解质与相应的正负极材料结合起来。 这些安排和组合总是能够产生更高的容量，但核心问题并不比工业容量更大。 核心问题是电池的循环寿命-这意味着电池可以充电多少次，这是业界最关心的问题。
因此，从工业角度来看，钠电池的产业化仍处于起步阶段，许多研究成果仅在大学和研究机构中得到传播。 它需要一些时间才能真正着陆-甚至一些研究人员说，在地球上用完锂之前，钠离子电池根本没有机会。 钠电池一开始可能不像人工智能技术那么受欢迎，但也许有一天它会迅速登陆工业。 这是可能的，因此钠电池实际上值得期待的企业家和投资者密切关注。
钠离子电池是未来储能电池的重要发展方向之一. 随着钠离子研发技术的不断进步，钠离子电池的商业化进程将继续加快。 当然，现在说钠离子电池取代锂电池还为时过早。
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