1、鈉離子電池產生的背景
(1)鋰鈉同族,物化性質類似
(2)鋰資源稀缺,鈉資源豐富
鋰資源的全球儲量有限,鋰元素在地殼中的含量僅為 0.0065%。隨著新能源汽車的發(fā) 展對電池的需求大幅上升,資源端的瓶頸逐漸顯現,成本較高限制了鋰離子電池的大規(guī)模應用。鈉資源儲量非常豐富,地殼豐度為 2.64%,是鋰資源的 440 倍,且鈉資源分布廣泛、提煉簡單。鈉作為鋰的替代品的角色出現,在電池領域得到越來越廣泛的關注。
2、鈉離子電池的工作原理
鈉離子電池與鋰離子電池工作原理類似,鈉離子電池也遵循脫嵌式的工作原理(在充電過程中,鈉離子從正極脫出并嵌入負極,嵌入負極的鈉離子越多,充電容量越高;放電 時過程相反,回到正極的鈉離子越多,放電容量越高)。鈉離子電池和鋰離子電池的主要區(qū)別在于正負極材料、電解液不同,尤其是正極材料的區(qū)別。
3、鈉離子電池的特性
鈉離子電池的特性直接決定了鈉離子電池未來的應用場景。鈉離子電池跟當前電動汽車行業(yè)普遍使用的鉛酸電池和鋰離子電池的特性差異大致可以總結為幾點:
(1)能量密度方面:鉛酸電池<鈉離子電池<鋰離子電池
(2)安全性高,高低溫性能優(yōu)異
(3)快充倍率高,有補能優(yōu)勢
4:鈉離子電池對當前鋰離子電池產業(yè)結構的影響
正極材料:由目前的三元體系鋰鹽或者磷酸鐵鋰改為層狀過渡金屬氧化物(比容量高,穩(wěn)定性差)、聚陰離子化合物(穩(wěn)定性高,比容量低)或普魯士藍及其衍生物以及有機化合物(比容量較高,穩(wěn)定性差)等。
負極材料:不同于鋰離子電池的石墨系負極材料,鈉離子電池負極材料一般為硬碳、軟碳、復合碳等無定形碳材料。
電解液:鈉離子電池電解質鹽一般為 NaPF6,電解液合成方法與 LiPF6 基本相同,但電解液鹽濃度會更低;溶劑一般為 EC、DMC、EMC、DEC 和PC等溶劑組成的二元或多元混合溶劑體系。
隔膜:目前常用的隔膜主要為 PP、PE、PP/PE 以及PP/PE/PP 隔膜、陶瓷隔膜、涂膠隔膜等。
集流體:鋰離子電池負極只能使用銅箔,而鈉離子電池負極可以使用鋁箔作為集流體。
極耳:鈉離子電池正負極均可以使用鋁極耳,相比較鋰離子電池的銅鍍鎳極耳或鎳極耳成本有所降低;且鋁極耳焊接工藝更簡單,也可以降低部分制造成本。
從鈉離子電池結構組件成分不難發(fā)現,鈉離子跟鋰離子差異還是比較明顯的,不管是正極材料、負極材料還是集流體、極耳等部分。
5、鈉離子電池技術應用現狀及趨勢
(1)鈉離子電池的可預期成本優(yōu)勢明顯
(2)新能源汽車電池需求量激增+雙碳背景下的儲能板塊對電池需求的疊加
(3)鈉離子電池能量密度低,使用場景受限
(4)鈉離子電池還處于產業(yè)發(fā)展初期階段

鈉離子電池從技術角度來說,完全具備作為儲能手段的化學特性。從預期成本來說,比現有鋰離子電池成本優(yōu)勢顯著,并且在安全性和高低溫性能方面都有優(yōu)勢。但是,從未來實際應用場景方面,受限于其低能量密度短板,應用場景相對單一。對于鈉離子電池來說,目前最核心的就是國家和企業(yè)的大力推廣和發(fā)展了,除非整個產業(yè)鏈體系完善的情況下,前面的所有優(yōu)勢才能發(fā)揮出來。