钠电池对比锂电池有哪些优势？
来源：宝鄂实业
2019-05-29 11:34
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如今，许多公司正在开发钠电池，其最终目标是取代锂电池。法国国家科学研究中心(CNRS)最近就宣布成立了一家坐落于亚眠的创业公司 Tiamat，该公司将在 2020 年开发钠电池并向市场推出。CNRS 表示，它会被设计成 18650 那样的尺寸型号。
还有一家名为 Aquion 的美国创业公司，它以高容量海水电池储存能源为核心，Bill Gates 和 Kleiner Perkins 起初为它出资 1.9 亿美元。不过，这家公司随后的发展甚至走上面临破产的窘境，在 7 月份，Juline Titans LCC 以 916 万美元将其收购。
与此同时，一些大学的研究人员现在正集中研究将电池中的锂元素换成钠元素。科学工作者的优势在于，他们可以使用大型仪器(如加速器)来研究阳极材料及其功能。
“我们可以清楚地了解钠的实际去向——无论是在细微的原子层面(如何与其他原子结合)还是更宏观层面——以及电极粒子吸收钠离子时它所产生的变化。”斯坦福大学负责 SLAC 国家加速器实验室的研究员Michael Toney 是其中之一。
不过，在学界和企业纷纷做出研究尝试之际，电力公司和汽车电力系统制造商对钠电池的认可度却不高。它们更愿意坚持使用锂电池。 “锂离子电池技术现在的成本在各种市场上都非常具有竞争力，” Dosima Research 的电池专家 David Snydacker 解释，“所以，新的钠电池要想获得成功，它不仅要先与传统技术竞争，还必须与锂电池竞争，这是一个很高的要求。”
钠电池一个尚未解决的问题是找到或创造一个高容量阳极，即电池的负极。比较符合要求的一种材料是硬碳，它允许在原子间的空间中存储钠离子。“锂离子电池使用的是石墨，但这不适用于钠离子，”Toney 说，“但我们使用了硬碳，尽管这不是最理想的，也没人真正了解这种材料。”
可扩展性是硬碳的一个重要特征。“我们可以重新调整不同尺寸的电池，这种电极材料的重点是其可持续性。它以生物量为基础，所以如果用量更大的话，你可以物尽其用。”Lee 说道。
而为了寻求市场的认可，另一个决定因素是可以用现有工业生产线来生产钠电池。“对钠电池的处理方式应该与锂离子电池的非常相似。”
所以，钠电池可能会从现有生产线中诞生，但问题是要等到什么时候?一种设想是钠电池实际上是很经济性的，但这种观点现在依然没有定论。
与 Tiamat 相关的研究人员虽然已经将 2020 年作为投入生产的最后期限，但他们是否会达到这一目标还有待观察。 法国亚眠大学的 Mathieu Morcrette 坦承，“还有很多工作要做，我们还没有达到目标。”
另外，钠比锂更便宜的说法在一开始至少也并不成立。 Snydacker 表示：“钠的价格确实比锂更便宜，在不使用锂的情况下，成本可以降低 5% 到 10%，但是其余的成本将会相当昂贵。但他对未来是乐观的。在自然界中，钠并不是独立存在的，而是通常以盐的形式呈现出来，最常见的是NaxMO2（M一般是钴、镍、铁、锰、钒，或这几种元素的混合）。因此，对电池成本影响最大的是材料中最贵（单价x含量）的元素，而不一定是价格较低的钠。
同时，制造钠离子电池的电极材料也都不是天然存在的，必须靠后期提炼、加工和合成。因此，加工成本也是影响钠离子电池价格的重要因素。
目前，锂离子电池的规模已经十分庞大。亚化咨询的研究表明， 2017年，中国锂离子电池产量约为88.7GWh。那么，钠离子电池是否能实现类似的规模化发展呢？
我认为，在可预见的时期内，很难。
第一，钠离子电池没有价格优势。虽然钠离子的成本低于锂离子，但在短期内，钠离子电池不太可能撼动已经形成规模的锂离子电池，有限的市场需求不足以拉低钠离子电池的价格。
第二，钠离子电池的安全性较差。现阶段，钠离子电池比锂离子电池的循环寿命短，因此故障率较高、安全系数也比较低。再加上其标称容量过高，一旦发生事故，后果更加严重。
第三，钠离子电池的回收难度大。如果钠离子电池的材料成本低廉的假设成立，那么，材料可回收残值也很低，这样一来，就无法形成自循环的商业模式，而必须由额外的成本来驱动。
当然，钠离子电池的竞争力较弱，并不意味着我们要放弃研发。毕竟，新电化学体系的探索，是从0到1的突破，比在原体系去修正结构的意义更大。研究人员遵循科学的客观规律，稳步推进，钠离子电池也有希望获得重大突破。
但是，如果忽视客观规律，单纯为追逐利润，用商业化和资本化方式运作钠离子电池系统，势必对技术本身造成负担。就像幼年的孩子被寄予过高期望，反倒会影响他未来的发展。
