近年來(lái)，鋰(鈉/鋁)-空氣、鋰-硫、鎂(鈣)離子、鈉(鉀)離子、鋅-二氧化錳水溶液等新化學(xué)體系的電池項(xiàng)目在國(guó)家層面上啟動(dòng)，新的依靠私人資金的創(chuàng)業(yè)公司也開(kāi)始啟動(dòng)，但是關(guān)于尋求進(jìn)入市場(chǎng)的年輕科學(xué)家和工業(yè)實(shí)體來(lái)說(shuō)，在日益上升的有關(guān)社會(huì)和商業(yè)驅(qū)動(dòng)的研究主題中，如何區(qū)分炒作和現(xiàn)實(shí)，正成為一個(gè)真正的負(fù)擔(dān)。

　　鈉離子電池是最接近取代鋰電池這一目標(biāo)的，它催生了Faradion(英國(guó))、Novasis(美國(guó))、HiNa(我國(guó))和Tiamat(法國(guó))等公司。鈉離子電池的可持續(xù)性吸引了工業(yè)界的目光，因?yàn)楹蚅i2CO3等鋰原料相比，Na2CO3更便宜，價(jià)格波動(dòng)也更小。鈉離子電池的研究和鋰電相同，也分為正負(fù)極材料和電解液。

　　負(fù)極：因?yàn)樵S多鈉基插入化合物具有和鋰基材料相似的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，從鋰離子材料的研究中得到啟發(fā)快速組裝了全鈉離子電池，硬碳中由無(wú)序的石墨烯層和納米孔構(gòu)成的對(duì)鈉離子的吸收是先是在傾斜區(qū)域進(jìn)行，隨后是低壓平穩(wěn)段，這和將Na+插入無(wú)序?qū)又幸约疤畛浼{米孔相對(duì)應(yīng)，和將Li+嵌入到石墨中相比，鈉電可以實(shí)現(xiàn)更高的速率。

　　正極：鈉基層狀氧化物的晶體化學(xué)性質(zhì)比鋰離子層狀氧化物豐富，這種結(jié)構(gòu)差異不僅解釋了鈉化學(xué)計(jì)量比和容量的變化，而且層狀氧化物更容易發(fā)生鈉驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)相變，從而降低了壽命及功率密度。此外，對(duì)基于Na的聚陰離子相也進(jìn)行了深入研究，例如磷酸鹽(NaFePO4)，硫酸鹽Na2Fe2(SO4)3和氟磷酸鹽(NaVPO4F)。Na3V2(PO4)2F3(NVPF)化合物具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由用于快速離子擴(kuò)散的開(kāi)放通道組成。在平均電位為3.9V的條件下，每單位化合物(即128mAh/g)可以可逆地釋放2個(gè)Na+，從而供應(yīng)約507Wh/kg的材料級(jí)比能，相當(dāng)于鋰電正極材料LiFePO4(LFP)的580Wh/kg。

　　優(yōu)點(diǎn)

　　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于鋰電三元正極材料，原料成本低;

　　2.在快速充電、再生制動(dòng)和啟停功能的功率能力，以及電網(wǎng)部門(mén)的頻率調(diào)整功能等方面，依賴(lài)于開(kāi)放式3D結(jié)構(gòu)的鈉離子電池表現(xiàn)得相當(dāng)好;

　　3.鈉離子不和鋁形成合金，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，可以進(jìn)一步降低成本;

　　4.鈉電能夠在0V的電壓下釋放或維持，而不會(huì)改變其后續(xù)的性能。

　　5.由于Na的化學(xué)性質(zhì)較為柔和，因此高充電速率下出現(xiàn)枝晶和爆炸的可能性比鋰電低。

　　18650型鈉離子電池和鋰電池的初步性能比較

　　缺點(diǎn)

　　1.鈉比鋰重三倍，氧化還原電位低300mV，這本身就使鈉電的能量密度比鋰電至少低30%，因此鈉離子電池不適用于要高能量密度的應(yīng)用;

　　2.鈉離子由于半徑大在正負(fù)極中嵌入/脫嵌阻力很大，可逆性差，不可逆容量損失大。

　　鈉電技術(shù)正在成為現(xiàn)實(shí)，但請(qǐng)不要把它當(dāng)作一個(gè)革命性的新想法。通過(guò)強(qiáng)調(diào)各種鈉電和鋰電的優(yōu)缺點(diǎn)，作者希望用戶(hù)現(xiàn)在能夠?qū)︹c電有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，不是作為鋰離子的替代品，而是作為鋰電池的補(bǔ)充用于能量密度需求不高的大規(guī)模存儲(chǔ)應(yīng)用，從而最大限度地減少對(duì)鋰電池短缺的擔(dān)憂。