7月29日|宁德时代发布首款钠离子电池，钠离子电池或许关乎国家能源安全 7月29日

7月29日，宁德时代发布了第一款商用钠离子电池。这款电池的能量密度据称可达160Wh/Kg ，兼具安全性和低温性能，还可以快充。宁德时代计划于2023年建立起基础的产业链，实现钠离子电池的批量化生产。宁德时代的这一举动引起了工业界和学术界关注。倒不是因为钠离子电池是多么新的技术，而是学术界和工业界普遍觉得钠离子电池还不太成熟的时候，宁德时代竟然以这么快的速度开启了钠离子电池产业化的大门。

文章图片
什么是钠离子电池？
钠离子电池的原理其实和锂离子电池很相似。锂离子电池的充放电是依靠锂的氧化还原实现。而钠离子电池无非是把锂换成了钠，依靠钠的氧化还原实现电池的充放。我们知道，在元素周期表中，锂和钠是紧挨在一起的同一族元素，因此锂和钠具有化学相似性，将锂换成钠在原理上是可行的。
钠离子电池的发展历史和锂离子电池的发展几乎同步，都是在上世纪70年代左右开始研发。和锂离子电池的快速商业化不同，钠离子电池的发展一直比较缓慢，其产业化生产迟迟未能突破。

文章图片
钠电池事关国家能源安全
尽管锂离子电池的使用已经非常普遍了，尤其是汽车用的动力锂电池技术，发展更是突飞猛进，但是锂离子电池有几个显著的缺陷。最主要的问题是锂离子的储量并不丰富，因此锂电池的原料价格比较贵。
如果只是贵也就算了，但是锂电池原料可能和国家能源安全挂钩。中国的锂矿大量依赖于进口，进口依赖度高达70% ，几乎和石油的依赖度差不多。而碳中和的需求决定了未来交通等多个领域，电力取代传统的化石燃料是大势所趋。某种意义上讲，未来电池原料的重要程度就和现在的石油一样重要。因此，锂矿也被称为白色石油。美国目前也将锂矿资源纳入了全球国家安全战略，试图在全球像控制石油一样控制锂矿资源。
而钠的储量就比锂要大得多了，我们平时吃的食盐氯化钠就含有钠。海水中、盐湖盐井中、地壳中，到处都是钠离子。如果钠离子电池能够取代锂离子电池，那么电池原料来源的问题就能解决一大半。之所以说是一大半，是因为电池原料中除了锂受限制外，作为正极材料的钴元素也受限制。不过把锂离子换成钠离子之后，正极材料也可以不需要钴了。

文章图片
当然，除了储量问题外，钠离子电池还有很多其他优势，例如钠离子电池能够快速充放电；钠离子电池的低温特性比锂离子电池更好，所以钠离子电池在冬天的功率衰减和容量衰减更小。例如宁德时代这次发布的钠离子电池，号称在零下20度时，还能保持90%的电量。
钠离子电池可成为锂电的补充
尽管钠离子电池有着众多优点，但其缺点也是显而易见的。钠的原子半径比锂大得多，而且原子量也比锂大。换言之，钠比锂更重、体积更大，所以钠离子电池的能量密度是硬伤。这种特点导致了钠离子电池在汽车上的应用场景很有限，很难完全取代锂电池，但在储能电池与取代铅酸电池等领域更有优势。现在我们骑的小电驴一般是用的铅酸电池（当然也有土豪用锂电池），未来或许我们就能骑上钠电池的小电驴。
宁德时代计划在2年内建立产业链的野心很大，不过以一个从事电化学的科研工作者视角来看，钠离子电池技术上的坑，说上三天三夜也说不完。而这次宁德时代发布的钠离子电池也只公布了参数，却未透露更多的技术细节，因此后续如何还有待进一步观察。