什么是钠离子电池？钠离子电池能套用锂离子电池的结构吗？
来源：宝鄂实业
2019-05-29 11:32
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认识钠离子电池，首先要知道碱金属。按照百度百科的解释，碱金属是指在元素周期表中ⅠA族除氢（H）外的六个金属元素，即锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr），而钠和锂都是碱金属。由于二者的化学性质相似，在锂离子电池占据电动汽车市场主导地位的今天，钠离子电池的问世应该算不上是稀奇事。
早期的钠离子电池主要以Na/S为主，即钠硫电池，化学反应式为：
2Na+xS=Na2Sx
钠硫电池中的电解质是熔融状态的钠，所以要求运行温度达到300度以上。一些业内人士介绍，仅钠硫电池的预热就需要三天时间。
另外，钠硫电池的安全性偏低。钠的化学性质非常活泼，熔融状态的金属钠遇到空气或水都会剧烈反应，钠硫电池导致的火灾通常只能用沙子覆盖扑灭，但在清理燃烧灰烬时，钠一旦接触空气又会死灰复燃。这是钠硫电池无法大规模推广的原因之一。
常温下钠离子电池的研究，可以追溯到上世纪80年代，但是由于正负极材料难以匹配，钠离子电池的研究一度停滞不前。
进入21世纪，新能源行业的兴起带活了上游产业，各种新兴电池技术开始冒尖，常温钠离子电池也获得了新生。这一时期，钠离子相关的论文发表数量和新闻报道数量显著增加——钠离子电池开始获得更多人的关注。
讨论常温下钠离子电池的研究，不得不提到锂离子电池，因为二者的工作原理十分相似，而锂离子电池已经在电动汽车市场上大获成功。
钠离子电池和锂离子电池都属于浓差电池。浓差电池是由于电池中存在浓度差而产生电势的电池，具体到钠离子电池上，在充放电过程中，钠离子不停脱、嵌于正、负极，在隔膜两侧形成浓度差，进而产生电势。打个比方，钠离子电池中电势产生的过程，就像是离子要钻到电极的“洞”里的过程。锂离子电池也是如此。
基于此，在一些业内人士看来，钠离子电池可以直接套用锂离子电池的结构和原理——反正都是“离子钻洞”，而且，锂离子电池技术已经十分成熟，直接套用可以缩短研发周期，何乐而不为呢。
但是，我对这种看法持保留意见。我认为，钠离子电池可以套用锂离子电池的结构，但是难度较大。虽然钠和锂的化学性质相似，但是物理性质相差不少。
借用刚才解释浓差电池时打的比方，既然离子要往洞里钻，它的尺寸就不能过大，否则不但离子迁移的动作迟缓，还增大了“进洞”难度，即便硬挤进去，往复多次，就很有可能导致“山洞塌方”，锂离子电池业内称之为“坍塌”或“崩塌”。
上表显示，钠离子的半径比锂离子大30%左右，如果套用锂离子的电池结构，很容易使电池的循环性能大打折扣，运行几十次之后可能就彻底报废了。
另外，要谈钠离子电池套用锂离子电池的结构，必须先找到便宜好用的电极材料等。没有这个大前提，套用是不现实的。
