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“钠”的前半生

2022-04-19 14:26:59
来源:索比储能网

被忽视的幼年

上世纪六十年代,石油危机迫使各国寻找新的替代能源,伏打电堆(1800年)、丹尼尔电池(1836年)、铅酸电池(1866年)......陆续诞生在实验室中,但由于它们无法满足人们对安全且高能量密度电源的需要,所以只能成为电化学电池史上的微光,而当时的钠硫电池安全性低,无法进行大规模应用,所以只是和其他电池一样波澜不惊地来了,走了。

钠的前半生

石油危机下马拉汽车

而锂电池有着和钠电池全然不同的命运,1985年第一块现代锂电池诞生,这种轻量、可充电、高能量密度的电池很快被运用到了手机、电脑、电动汽车、储能等领域,生活中处处可见它的身影。2019年诺贝尔化学奖奖励给了锂离子电池的发展,“他们创造了一个可充电的世界”。如果说石油是大自然赐给人类的礼物,那电池则是自然的馈赠与科学技术技术进步的完美结晶。

钠的前半生

2019年诺贝尔化学奖得主

在静默中成长

随着市场对锂资源需求扩张,中科院物理研究所的研究员胡勇胜高瞻远瞩,意识到全球锂资源储量有限,锂离子电池难以兼顾电动汽车和电网储能两大产业。

钠的前半生

胡勇胜(中)

锂元素在地壳中的含量只有0.0065%,即使我们把地球上所有的锂元素全部集中起来,没有一丝一毫的浪费,用来生产电动汽车,也仅仅只能生产15亿辆特斯拉而已。而我国锂资源储量更是仅占全球6%,过度依赖锂离子电池,未来有可能会面临被“卡脖子”的风险。

图匮于丰,防俭于逸。在人们聚焦于锂离子电池时,胡勇胜注意到了聚光灯外的钠电池。

钠元素在地壳中的含量为2.8%,约为锂元素的430倍,储量丰富,再加上它和锂离子电池同属碱金属,有着相似的化学性质,无疑是锂离子电池最好的替代品。

他为自己定下目标,“做用户最需要的钠离子电池,这辈子只做这一件事”。一边是锂离子电池商业化发展如火如荼,一边是胡勇胜团队对钠离子电池静默的执著。

2011年,我国第一个兆瓦级锂电池产能电站在深圳并网成功,也是在那一年,胡勇胜团队研制出具有完全自主知识产权的钠离子电池。

立身扬名

除了储量丰富,钠离子电池还在温区、安全性方面有着锂离子电池无可比拟的优势。钠离子电池可以在-40℃到80℃的环境下工作,而锂离子电池工作温度在-20℃到60℃,但低于0℃时锂离子电池的性能就会下降,续航出现断崖式衰减。冬天手机耗电速度极快,不时罢工的罪魁祸首就是锂离子电池。

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3月28日小鹏汽车起火自燃

此外,特斯拉、小鹏、比亚迪接连的起火事故,许多人对锂离子电池的安全性充满忧虑。而在电池安全对比实验中,钠离子电池表现结果优于锂离子电池。但是,没有绝对的安全,为安全付出的成本越高,安全性能才会越高,所以在应用中,要用高品质的材料和高质量的充电器让钠离子电池更安全。

钠的前半生

没有一种能源是完美的,钠离子电池的弱点很明显——又大又笨重,这个致命的缺点扼杀了钠离子电池全面取代锂离子电池的可能。上天为钠离子电池关上了手机和新能源汽车的门,却为它打开了储能的窗。储能对电池体积和重量要求不高,如果钠离子电池能够在循环寿命和能量密度上提升性能,就有机会取代锂离子电池,成为储能的首选电池。

钠离子电池已经逐渐从实验室走向了规模化应用,锂离子电池一枝独秀的局面必将被打破,各种类型的电化学电池将百花齐放、互相补充,成就一个充满动力的未来。

发布人:储能wenyan
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