碳中和目標(biāo)的提出，極端天氣的出現(xiàn)，新冠疫情的持續(xù)，無不在提醒人們資源的重要性。

　　石油、煤炭等不可再生能源用一點(diǎn)少一點(diǎn)，而太陽能、風(fēng)能、氫能等可再生能源，取之不盡用之不竭，太讓人眼饞了。

　　近年，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水電蓄能等可再生能源大型發(fā)電設(shè)施，如雨后春筍般在世界各地涌現(xiàn)，制約其并入電網(wǎng)的原始電壓不穩(wěn)定性問題，也被大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的出現(xiàn)所解決。

　　美中不足的是，現(xiàn)有大型儲(chǔ)能設(shè)施，抽水蓄能電站有選址要求，鋰離子電池獨(dú)立儲(chǔ)能電站安全性不高，多多少少都存在問題。

　　鈉電儲(chǔ)能正當(dāng)時(shí)

　　在這個(gè)全世界都陷入迷茫，不知大型儲(chǔ)能究竟該何去何從的時(shí)候。

　　一直坐冷板凳的鈉離子電池，嘴角含笑，全身上下洋溢著光彩，挺直了身子，迫不及待的向全世界宣布：“我，鈉離子電池，原材料豐富、安全性高、選址靈活、低溫性能優(yōu)異、循環(huán)壽命長，是大型儲(chǔ)能的不二之選!”

　　鈉離子電池結(jié)構(gòu)和工作原理都類似鋰離子電池，充放電功能主要通過鈉離子借助電解液在正負(fù)極之間往返來實(shí)現(xiàn)。

　　自九月以來，我國布局鈉離子電池的企業(yè)捷報(bào)頻頻。華陽股份鈉離子電芯生產(chǎn)線正式投運(yùn)，傳藝科技中試線正式投產(chǎn)，多氟多鈉離子電池成品下線，檢測進(jìn)行……

　　有人預(yù)測，2023年，極有可能是鈉離子電池爆發(fā)元年。

　　那么，鈉離子電池究竟有哪些技術(shù)路線?不同技術(shù)路線涉及什么材料?優(yōu)缺點(diǎn)是什么?研發(fā)公司有哪些?

　　按正極材料分類

　　按正極材料來區(qū)分，目前，主流鈉離子電池技術(shù)路線有四種，分別是過渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士藍(lán)(白)化合物和熔融硫。

　　過渡金屬氧化物

　　目前，過渡金屬氧化物呼聲最高，主要包括磷酸鐵鈉、錳酸鐵鈉和鈦錳酸鈉等，涉及的可變價(jià)過渡金屬包括釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳和銅，其中又以錳和鐵為最。

　　走過渡金屬氧化物技術(shù)路線的鈉離子電池，優(yōu)點(diǎn)是比容量高，缺點(diǎn)是循環(huán)性能差，需要通過摻雜活性元素或惰性元素進(jìn)行改善。

　　中科海鈉的銅基氧化物，英國FARADION公司的鎳層狀氧化物，電池能量密度分別可達(dá)145 Wh/kg和150Wh/kg~160Wh/kg，表現(xiàn)亮眼，遠(yuǎn)超其他技術(shù)體系。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，鈉離子電池正極走過渡金屬氧化物技術(shù)路線的企業(yè)主要有華陽股份、寧德時(shí)代、中科海鈉、傳藝科技、容百科技、當(dāng)升科技、格林美、鈉創(chuàng)新能源、立方新能源和FARADION等。

　　聚陰離子型化合物

　　聚陰離子型化合物，涉及的過渡金屬包括鐵、釩、鈷等，陰離子則主要有磷酸根、焦磷酸根、氟磷酸根和硫酸根，主要包括磷酸釩鈉和氟磷酸釩鈉等。

　　走聚陰離子型化合物技術(shù)路線的鈉離子電池，優(yōu)點(diǎn)是熱穩(wěn)定性高、安全性高和循環(huán)壽命長;缺點(diǎn)也明顯，理論比容量低、導(dǎo)電性能差。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，鈉離子電池正極走聚陰離子型化合物技術(shù)路線的公司主要有鵬輝能源、眾鈉能源、珈鈉能源、山東章鼓、法國的NAIADES組織。

　　普魯士藍(lán)(白)化合物

　　普魯士藍(lán)(白)化合物，由鈉、過渡金屬和氰根構(gòu)成，擁有面心立方晶體結(jié)構(gòu)。

　　走普魯士藍(lán)化合物技術(shù)路線的鈉離子電池，缺點(diǎn)是，在電池循環(huán)中，正極材料容易因結(jié)構(gòu)引發(fā)問題，導(dǎo)致正極材料穩(wěn)定性、循環(huán)性能減弱，解決方法主要是摻雜金屬元素、采用納米結(jié)構(gòu)、表面包覆等進(jìn)行表面改性。

　　缺陷解決后走普魯士藍(lán)化合物技術(shù)路線的鈉離子電池，具備成本低、穩(wěn)定性好、化學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，鈉離子電池正極走普魯士藍(lán)(白)化合物技術(shù)路線的公司有賁安能源、星空鈉電、格林美、漢行科技、鵬輝能源、眾鈉能源和山東章鼓等。

　　熔融硫

　　熔融硫是鈉硫電池的正極材料。鈉硫電池是一種熔鹽電池，由熔融電極和固體電解質(zhì)構(gòu)成，負(fù)極活性物質(zhì)為熔融金屬鈉，電解質(zhì)為固體電解質(zhì)。

　　鈉硫電池優(yōu)點(diǎn)是成本低、能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等;缺點(diǎn)是鈉不穩(wěn)定，容易與空氣中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，安全性較差。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，鈉離子電池正極走熔融硫的企業(yè)主要有三菱、NGK Insulators等。

　　以負(fù)極材料為標(biāo)準(zhǔn)

　　以負(fù)極材料為標(biāo)準(zhǔn)，目前，主流鈉離子電池技術(shù)路線有三種，分別是碳基材料、合金材料、熔融鈉。

　　碳基材料

　　碳基材料主要分硬碳和軟碳兩種無定型碳，包括活性炭、高溫裂解無煙煤等，是鈉離子電池負(fù)極主流。

　　負(fù)極為碳基材料的鈉離子電池，優(yōu)點(diǎn)是成本低、容量高、制備簡單、循環(huán)壽命長等，缺點(diǎn)是硬碳材料難以石墨化，軟碳材料儲(chǔ)鈉能力低。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，鈉離子電池負(fù)正極走碳基材料的企業(yè)主要有貝特瑞、中科海鈉和華陽股份等。

　　合金類材料

　　目前，Sb、Sn、P、Pb、Si、Bi、Ge等金屬與鈉發(fā)生合金反應(yīng)生成鈉離子電池合金類負(fù)極材料。

　　負(fù)極為合金類材料的鈉離子電池，優(yōu)點(diǎn)是理論比容量高，缺點(diǎn)是成本高、材料稀缺、工作時(shí)體積變化大，性價(jià)比不如碳基材料。

　　熔融鈉

　　熔融鈉是鈉硫電池的負(fù)極材料，運(yùn)行溫度區(qū)間為300~350℃。

　　鈉硫電池優(yōu)點(diǎn)是成本低、能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等;缺點(diǎn)是鈉不穩(wěn)定，容易與空氣中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，安全性較差。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，鈉離子電池正極走熔融硫的企業(yè)主要有三菱、NGK Insulators等。

　　電解質(zhì)材料做參照

　　電解質(zhì)材料做參照的話，目前，主流鈉離子電池技術(shù)路線有三種，分別是液體電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)。

　　液體電解質(zhì)主要分為酯類和醚類，由鈉鹽溶于有機(jī)溶劑構(gòu)成;固液復(fù)合電解質(zhì)也叫凝膠聚合物電解質(zhì)，由鈉鹽、聚合物和增塑劑組成;固體電解質(zhì)則由鈉鹽與聚合物基體組成。

　　離子電導(dǎo)率，由高到低一般為液體電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)。

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)還不成熟，特點(diǎn)是技術(shù)路線多元化、成本優(yōu)勢(shì)不突出、工藝不完善、產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、核心正負(fù)極和電解質(zhì)材料難以大批量供應(yīng)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系欠缺等。

　　但是，儲(chǔ)能相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)鈉離子電池高度重視，現(xiàn)在鈉離子電池研究公司已經(jīng)有20多家，中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源等我國鈉電企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。

　　未來展望

　　預(yù)計(jì)在未來3~5年，隨著寧德時(shí)代、鵬輝能源等老牌鋰電企業(yè)加速鈉電布局，中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源等發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，鈉電產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)初步形成，相關(guān)的工藝、管理和技術(shù)也會(huì)趨于成熟。

　　鈉離子電池在低速交通工具和儲(chǔ)能行業(yè)滲透率將大幅提升。