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今年3月，专注钠离子电池研发的北京中科海纳科技有限公司(简称“中科海纳”)宣布完成来自梧桐树资本的1亿元人民币A轮融资，将用于建设年产2000吨钠离子电池正负极材料生产线。两个月后，在当代安培科技有限公司的年度股东大会上，董事长曾玉群透露，当代安培科技有限公司将在今年7月左右发布钠离子电池。

一时间，钠离子电池引起了社会各界的关注，似乎有成为新能源领域下一个行业风口的潜力。钠离子电池是一种什么样的电池，有什么特点？与锂离子电池相比，钠离子电池有哪些优缺点，是否会取代锂离子电池？钠离子电池未来的发展方向是什么？有哪些应用场景？本文将一一为您解答。

钠离子电池为什么突然火了？

钠离子电池是二次电池(即充电电池)的一种，主要依靠钠离子在正极和负极之间的运动来产生电能，实现电池的运行，类似于锂离子电池的工作原理。

早在20世纪70年代末，学术界和工业界就开始探索钠离子电池，几乎与锂离子电池的研究工作同时进行，两者处于非常相似的起跑线上。受限于当时的研究条件，且与锂离子电池相比，钠离子电池具有能量密度和功率密度较低的缺点，导致对钠离子电池的研究进展缓慢甚至停滞。直到2010年左右，人们才意识到锂资源的短缺会严重限制锂离子电池的发展，迫切需要找到能够替代或部分替代锂离子电池的下一代二次电池。在此背景下，学术界终于掀起了新一轮对钠离子电池的研究热潮，钠离子电池也迎来了发展的转折点，成为继锂离子电池之后的又一颗储能器件新星。

钠离子电池有什么优点？

与锂离子电池相比，钠离子电池具有显著的成本优势：

钠资源的地壳丰度是锂资源的423倍，钠资源分布在世界各地，而锂资源分布很不均匀，——75%分布在美洲。因此，钠资源的价格远低于锂资源，仅为后者的1.33%；

由于钠不与铝发生反应，所以钠离子电池的正负极集流体都可以使用较便宜的铝箔，但锂会与铝发生反应，所以锂离子电池的负极集流体只能使用价格较高的铜箔；

钠离子电池的负极可以采用廉价的过渡金属，成本低于锂离子电池。综上所述，钠离子电池的最终成本可以比锂离子电池少30~40%，这个成本优势并不小。

钠离子电池的成本优势

钠离子电池除了成本优势外，还可以使用分解电位较低的电解质盐和溶剂，因此在电解质方面比锂离子电池有更广的选择范围。另外，钠离子电池的电化学性能比较稳定，在使用上比锂离子电池更安全。可以预见，未来钠离子电池的可持续发展将高于锂离子电池。

钠离子电池会取代锂离子电池吗？

即使钠离子电池有很多优点，但未来也不能完全取代锂离子电池，因为钠离子电池的能量密度上限低于锂离子电池。在一些需要高能量密度电池的应用场景或设备中，如电动汽车、手机、笔记本电脑等。钠离子电池不太适合。

钠离子电池的能量密度与锂离子电池相比是劣势，但与传统铅酸电池相比是优势。铅酸蓄电池的能量密度一般为30~50Wh/kg，而钠离子电池为100~150Wh/kg，是铅酸蓄电池的3~5倍。此外，钠离子电池的工作电压比高铅酸蓄电池高0.7~1.4V，使用寿命是铅酸蓄电池的6倍以上。更重要的是，钠离子电池是一种绿色电池，不会像铅酸电池一样给环境带来一系列严重的污染问题。因此，钠离子电池完全可以取代现有的铅酸电池。在铅酸蓄电池的许多应用领域(如电动车、仪器仪表、电动玩具、观光车、应急灯等。)，钠离子电池可以发挥很大的作用。

未来，随着电力需求的大幅增长，电力结构的清洁转型需要加快。低碳电源中水电和核电的发展空间有限，因此光伏和风力发电将成为低碳电力的主要增长力量。而光伏、风力发电等可再生能源具有间歇性和不稳定性，需要与储能装置和系统相匹配。钠离子电池具有成本低、环境友好、温度范围适应性广、安全性能好、功率特性好、快速充电性能好、与现有锂离子电池生产设备兼容等优点，可用于大规模储能应用。包括光伏、风能等新能源接入储能系统。

值得注意的是，钠离子电池和锂离子电池应该是同时存在，共同发展，部分替代，未来互补。锂离子电池可以专注于高比储能领域，而钠离子电池可以发挥成本和规模优势在中低比能量应用场景下精耕细作，两类电池的分工将逐渐清晰。

随着全球大规模储能产业的快速发展，作为锂离子电池技术的重要补充，钠离子电池将以其独特的优势在储能领域开辟广泛的应用，有望在低速电动汽车、家用/工业储能、数据中心、5G通信基站、电动船、可再生能源大规模接入和智能电网等领域得到快速发展。这将推动中国清洁能源技术应用的发展，提升中国在储能技术领域的竞争力和影响力。

作者简介：张伟才，华南农业大学农业生物环境与能源工程专业博士生

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