在經歷了十年的成本快速下降之后，電池已經達到了一個臨界點。它不再僅僅是消費產品，正準備改變世界使用電力的方式。目前來看，鋰離子電池在可充電電池市場上的霸主地位仍未被擊破。然而，一種用于更大規模應用的競爭性化學物質的開發也正在加速，這并不是電動汽車或消費電子產品，而是鈉離子電池。

多年來，研究人員一直致力于開發鈉電池的可行性。隨著幾家公司開始商業化交付，這項技術可能終于實現了它的“承諾”。

2020年9月，能源部高級研究計劃署向位于加利福尼亞州圣克拉拉的Natron Energy授予 了1990萬美元，作為加速技術新項目的一部分，目標是推進其商業化工作。銷售副總裁Jack Pouchet說，這種電池目前處于小批量商業生產階段。Natron的第一批客戶是數據中心和電信公司。

東北大學研究教授、鋰電池咨詢公司E-KEM Sciences首席技術官K. M. Abraham表示：“從純性能的角度來看，鈉離子電池對便攜式電子產品或電動汽車沒有吸引力。鋰離子電池具有比鈉離子更高的能量密度，這意味著緊湊型鋰離子電池在充電之間的運行時間更長。”他說，到目前為止，鈉離子的能量密度大約是鋰的一半，可以達到285wh/kg。

但是鈉離子電池可以讓鋰離子在家庭可再生能源儲存、電網或數據中心備用電源等固定應用領域獲得資金支持，在這些領域，成本比尺寸和能量密度更重要。根據現有資料，Abraham預測鈉離子電池的成本比鋰離子電池低10%-20%。

鈉電池最大的好處是使用豐富、廉價和良性的材料。地殼中的鈉含量是鋰的一千倍多。它也節省了提取和凈化的成本。此外，通常用于電池的金屬氧化物鈉陰極陽極是碳，就像鋰離子電池可以由大量的金屬如鐵和錳制成一樣。相比之下，鋰離子陰極使用鈷，鈷是一種地質儲量有限的金屬，供應鏈不穩定，集中在少數國家。而其他電池，如鉛酸和鎳鎘都含有有毒金屬。Abraham說：“鈉的主要吸引力是可持續性。”

鈉電池也比鋰離子更穩定、更安全。Pouchet表示，它們的溫度范圍更廣，不易燃，并且在任何情況下都不會發生熱失控（可能導致鋰離子電池著火）。

Natron是為數不多的開發和商業化鈉離子電池的公司之一。該公司正在采取一種獨特的方法，用普魯士藍（一種用于油漆和染料的顏料）制造陰極和陽極。這種低成本材料的化學結構非常善于吸收和釋放鈉離子，使電池能在幾分鐘內充放電，并能迅速釋放能量。普魯士藍電極的使用壽命也比碳基和金屬基電極長，可以充電超過50,000次，Pouchet表示。

另一家領先的鈉離子電池公司，是總部位于英國的Faradion公司，已經在澳大利亞和印度找到了市場。去年，該公司宣布，已收到投資集團ICM Australia的第一份訂單，用于澳大利亞市場。在澳大利亞，住宅，商業和電網規模應用的電池存儲需求一直在增長。他們還在印度開發商用車電池。

Faradion表示，其原型電池可以提供超過140Wh/kg的能量密度。

該公司在2月底宣布，將與總部位于德克薩斯州休斯頓的能源公司Phillips 66合作，開發成本更低，性能更高的電池負極材料。

Abraham說，這種有針對性的研究正是技術所需要的。他最近在ACS Energy Letters上發表的一篇評論中指出，需要對更好的正負極材料進行更多的研究，以生產出能量密度接近200Wh/kg的實用鈉離子電池。他指出，太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory），法國國家科學研究中心（French National Center for Scientific Research，CNRS）以及法國電化學儲能研究網絡等方面都在進行其前景應用的相關研究。

原文標題：鈉離子電池將“瞄準”大規模鋰離子電池

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