“双碳”目标驱动下的钠离子电池技术进展

在国家“双碳”战略需求的背景下，储能电池技术也越来越为人们所关注。尽管在新能源汽车带动下，锂离子电池在技术、成本、寿命等方面已经取得了突飞猛进的进展，并且未来还有巨大空间，但由于碳酸锂价格在技术储备上依旧需要更多创新。

与锂离子电池相比，工作原理非常接近的“钠离子电池”的商业化晚了20年左右，但碳酸锂价格高企，不断压缩中下游盈利空间，寻找可替代方案迫在眉睫。业界认为，钠离子电池完全能够凭借钠资源的低成本优势有望在未来规模储能领域实现广泛的应用——通过发展钠离子电池技术，将会有效弥补风电、光伏发电的波动性、不稳定性问题，促进能源系统的多元化与低碳化发展。

另外，其作为新型电池路线发展的规划目前已被政府写入多个政府文件，如2023年1月工信部等六部门印发的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，就明确提出要加快研发钠离子电池等新型电池。

钠离子电池发展关键

钠离子电池整体结构与锂离子电池一样，由正极、负极、电解液和隔膜组成。但钠离子电池的正极材料成本更为低廉，生产方式也可以借鉴锂离子电池电极材料的生产技术，实现低成本规模化生产。

但作为限制钠离子电池能量密度的关键部分，正极材料的能量密度和循环寿命一直备受广大科研工作者的关注。查阅以往文献，可知：典型的层状氧化物正极材料在实际应用过程中一直面临着钠空位有序和大体积相变的基础科学问题；普鲁士蓝类材料结构缺陷多，晶格水含量高，对电化学性能容易产生不利影响；聚阴离子类材料本征电子电导率偏低等。另外负极材料的最佳选择“硬碳”也具有首次库仑效率(ICE)低、倍率性能差等问题。

普鲁士蓝类材料

不过随着对钠离子电池重视程度的提高，科学家在钠离子电池关键材料的研究上正不断取得进展。