鈉離子電池是鋰離子電池的有效替代品

鋰離子電池(LIBs)是一種廣泛應用的電化學儲能器件，而其他類型的新興電池技術也逐漸嶄露頭角。其中鈉離子電池(NIBs)具有很大的潛力，代表了下一代低成本、環(huán)保的儲能解決方案。受應用場合及關鍵指標需求多樣化以及市場多元化的推動，鈉離子技術呼之欲出。

英國華威大學的科學家從材料到電池開發(fā)方面對鈉離子應用現(xiàn)狀進行了評估，并對NIBs和LIBs的關鍵性能指標進行了比較。在向低碳經濟過渡的階段中，LIBs起著重要作用。然而，隨著市場的迅速擴大，與LIBs大規(guī)模生產相關的環(huán)境問題和社會挑戰(zhàn)正引起人們對于替代性儲能方案的極大關注，這些儲能方案將以可持續(xù)且環(huán)保的材料為基礎。在該背景下，NIBs代表了低成本、可持續(xù)和更環(huán)保的替代儲能技術。

由華威大學領導的鈉離子技術科學家團隊于2020年9月18日在《Journal of Power Sources》上發(fā)表了題為“鈉基電池目前的挑戰(zhàn)：從材料到電池指標”的論文，分析了NIBs在儲能市場上占據(jù)一席之地的前景。鈉基電池的綜合性能較好，成本低，原料可持續(xù)且有保障。此外，鈉離子制備技術與其他技術兼容，可在現(xiàn)有的鋰離子電池工廠生產。與鋰基電池體系一樣，鈉基電池也有不同的形態(tài)，如鈉離子、鈉全固態(tài)電池、NaO2和NaS，而最后一種被認為是顛覆性的未來技術。為了確保單位能量密度成本的競爭力，電池性能指標對于其綜合應用(SIB)技術至關重要。在該研究工作中，對最有前途的電極材料和電解質體系進行了分析，并利用學術文獻中的性能指標來推斷鈉離子電池的所有性能指標。目前采用最好材料制備的鈉離子電池的能量密度與商用鋰離子電池相近。鈉離子電池最重要的應用領域之一是固定儲能系統(tǒng)，其中成本和循環(huán)壽命是兩個基本參數(shù)。在這一領域，鈉離子電池具有主導市場的潛力，在銜接能源生產和利用、確保能源供應方面，鈉離子電池具有極大的發(fā)展前景。

華威大學助理教授Ivana Hasa博士表示，大功率NIBs電池雖然在汽車電氣化應用領域存在機會，但需要進一步的技術改進，特別是在能量密度方面需要提高性能。相比鋰離子技術，鈉離子技術在很短的時間內取得了非常令人鼓舞的結果。就像在過去的30年里鋰離子技術所經歷的那樣，鈉離子技術的改進將通過電池組件的制造組裝優(yōu)化來實現(xiàn)。從應用研究的角度來看，今后的研究工作應致力于基礎研究、材料研究和探究控制這些化學反應體系的熱力學和動力學過程。