近日，寧德時代董事長曾毓群在公司股東大會上透露，將于今年7月份左右發(fā)布鈉電池。曾毓群表示，由于是新興的電池技術，鈉離子電池不是剛推出來就很便宜，因為目前的供應鏈規(guī)模還很小，不夠成熟，鈉離子電池可能比鋰離子電池貴一些。

目前，電動車發(fā)展勢頭正旺，而三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池早已經是人們熟知的技術路線，比亞迪也創(chuàng)新發(fā)布了刀片電池，但為什么寧德時代會突然發(fā)布鈉離子電池呢?其實答案早在今年1月就已經露出端倪。

作為曾毓群博士生導師的陳立泉院士在第七屆中國電動汽車百人會論壇上表示：“全世界的電能都用鋰離子電池儲存根本不夠，所以我們一定要考慮新的電池，鈉離子電池是首選。全世界鋰的含量是相當少的，只有0.0065%，鈉的含量2.75%，應該說鈉的含量相當多。”

目前，由于新能源汽車產業(yè)發(fā)展尚處在初期階段，鋰離子電池作為儲能材料的稀缺性尚未完全顯現(xiàn)，而鋰離子電池價格高昂只是鋰資源稀缺的一個側面。

據(jù)美國地質調查局2018年報告顯示，全球鋰資源儲量約5300萬噸，其中阿根廷占18.5%、玻利維亞17.0%、智利15.8%、中國13.2%、美國12.8%、澳大利亞9.4%。作為全球第四大鋰儲量國，我國的鋰資源現(xiàn)狀并不樂觀，目前我國80%的鋰資源供應依賴進口，是全球鋰資源第一大進口國。

鈉離子電池并不是新鮮事物，其發(fā)展研究可以追溯到上世紀70年代，目前國內外已經有近二十家企業(yè)布局鈉離子電池產業(yè)，其中包括英國FARADION公司、美國Natron Energy公司、法國NAIADES計劃團體、日本岸田化學、松下以及我國的中科海納等公司。其中歐洲和日本因為資源匱乏更注重鈉離子電池的開發(fā)。

我國鈉離子研發(fā)雖然晚于其他國家，但目前在技術開發(fā)和產品生產上已經初具規(guī)模。以寧德時代為主的電池巨頭公布鈉離子電池的研發(fā)進程，也為鈉離子電池發(fā)展注入了新的動力。

解析鈉離子電池

離子電池的工作原理是通過鈉離子在電極之間的移動來實現(xiàn)充放電過程。與鈉離子電池工作原理略有不同的是，鋰電池是通過鋰離子在正負極之間移動、轉換實現(xiàn)充放電，而鈉電池是由鈉離子在正負極之間的嵌入、脫出實現(xiàn)電荷轉移。

以下為鈉離子電池的主要組成部分：

正極材料：層狀過渡金屬氧化物(NaxTMO2)、聚陰離子化合物、普魯士藍類似物(PBA，Na2M[Fe(CN)6]，其中 M = Fe, Co, Mn, Ni, Cu, 等等)是目前最具發(fā)展前景三類材料。

負極材料：軟碳、硬碳、過渡金屬氧化物等，考慮負極材料的成本、穩(wěn)定性、循環(huán)性能等指標，目前商業(yè)化的鈉離子電池產品所使用的負極幾乎都是硬碳。

電解質：鈉鹽+溶劑，除鈉鹽之外，溶劑與鋰離子電池差別不大。

隔膜：與鋰離子電池基本相同。

外形封裝：圓柱、軟包、方形，與鋰離子電池基本相同。

制備工藝：與鋰離子電池基本相同。

鋰&鈉電池的性能對比

1.能量密度

鋰離子電池能量密度優(yōu)于鈉離子電池。

由于鈉離子的離子半徑大于鋰離子，導致鈉離子無法嵌入石墨材料。所以鈉離子電池必須采用硬碳或其他負極材料，這導致鈉離子電池能量密度低于使用石墨材料的鋰離子電池。

據(jù)介紹，鈉電池的平均能量密度在90-150Wh/Kg，相比鋰電池的250Wh/Kg，能量密度偏小。按照鋰電池250Wh/Kg能量密度計算，則鋰電池的重量為400公斤，鈉電池以150Wh/Kg計算，重量會增加至約650公斤。因此，預計鈉離子電池的在儲能系統(tǒng)、短程電動汽車、電力公司的備用電源等方面具有較大的替代潛力。

2.成本

鋰離子電池成本遠高于鈉離子電池。

鈉離子電池少用或者幾乎不用稀有金屬。由于鋁和鈉在低電位不會發(fā)生合金化反應，鈉離子電池正極和負極的集流體都可使用廉價的鋁箔。因此可以盡可能降低其他貴金屬的使用量。

3.資源儲備

鈉元素的儲量是鋰元素的1000倍。

鈉是地殼中第六豐富的元素(前六：氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉)，而且在地球上分布非常均勻，地球中的鈉含量占比約2.5%-3.0%，大約是鋰元素的1000倍。

4.安全性能

鈉離子電池安全性優(yōu)于鋰離子電池。

根據(jù)目前初步的高低溫測試結果，鈉離子電池高低溫性能更優(yōu)異。在所有安全項目測試中，均未發(fā)現(xiàn)起火現(xiàn)象，安全性能更好。

鈉離子電池現(xiàn)狀

目前，更多的行業(yè)聲音認為鈉離子電池暫時無法完全替代鋰離子電池，鈉離子電池更多的是作為一種技術儲備。

由于鈉離子電池的能量密度方面有明顯的劣勢，因此在商用車方面無法完全取代鋰離子電池。不過鈉離子電池在循環(huán)壽命與磷酸鐵鋰電池相當，在安全性方面具有明顯的優(yōu)勢，因此比較適合對能量密度要求不高，但是對成本比較敏感的應用場景。

由此可見，鈉離子電池未來應用場景或主要集中于儲能、低速新能源車及小動力領域，鋰離子電池仍是新能源汽車電池主流技術路線。

目前鈉離子電池仍然處于產業(yè)化的早期階段，在未來相當長時間內，在新能源汽車方面都不可能取代鋰離子電池，兩者更多的是互補關系，各自滿足不同細分市場的應用需求。

同時，在產業(yè)鏈的完善、產品系列的豐富、性能的成熟、標準的制定、市場的認可等方面，鈉離子電池仍然有很長的路要走。

(張學坤)