鈉離子電池工作原理及優(yōu)勢(shì)

原理：在充放電過(guò)程中，Na+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫出：充電時(shí)，Na+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極；放電時(shí)則相反。

優(yōu)勢(shì)：

(1)鈉鹽原材料儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料，原料成本降低一半；

(2)由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液，鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20%左右)降低成本；

(3)鈉離子不與鋁形成合金，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，可以進(jìn)一步降低成本8%左右，降低重量10%左右；

(4)由于鈉離子電池?zé)o過(guò)放電特性，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰離子電池相媲美，但是其成本優(yōu)勢(shì)明顯，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。

鋰離子電池與鈉離子電池的優(yōu)劣勢(shì)比較

1、電池內(nèi)部電荷載體的不同，鋰離子電池是通過(guò)鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)充放電的，而鈉離子電池則是由鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入、脫出實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的，其實(shí)二者的工作原理是相同的。

2、兩者離子半徑不同，這半徑差別導(dǎo)致鈉離子電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及鋰離子電池；鋰離子的負(fù)極可以使石墨，但是鈉離子幾乎不能再石墨中脫嵌/嵌入，容量很小；其他碳材料經(jīng)過(guò)處理最多可以達(dá)到差不多300多毫安時(shí)；離子在正極中的容量很小，只有一百多毫安時(shí)；鈉離子在正負(fù)極中嵌入/脫嵌阻力很大，源于半徑大；可逆性差，不可逆容量損失大。

我國(guó)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

鈉離子電池是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，它可能還要更多的研發(fā)才能綻放出時(shí)間的玫瑰。在目前的我國(guó)，鈉電池的產(chǎn)業(yè)化的步伐正在加速。2019年一月，位于鞍山的遼寧星空鈉電電池有限公司自主研發(fā)的鈉離子電池近日進(jìn)入量產(chǎn)階段，世界上首條鈉離子電池生產(chǎn)線(xiàn)投入運(yùn)行，預(yù)計(jì)規(guī)模化生產(chǎn)后年產(chǎn)值超過(guò)100億元。

從產(chǎn)業(yè)情況來(lái)看，目前鈉電池的產(chǎn)業(yè)化還停留在初級(jí)階段，很多研究成果只是在高校與研究所流傳，離真正落地還要一定的時(shí)間甚至有研究人員表示，在地球上的鋰儲(chǔ)量用完之前，鈉離子電池根本沒(méi)有機(jī)會(huì)。鈉電池也可能像人工智能技術(shù)相同，一開(kāi)始可能并不被人看好，只能在學(xué)院派里流傳，但也許有一天會(huì)發(fā)生突變，迅速落地在產(chǎn)業(yè)界。