碳中和目標的提出，極端天氣的出現(xiàn)，新冠疫情的持續(xù)，無不在提醒人們資源的重要性。

　　石油、煤炭等不可再生能源用一點少一點，而太陽能、風能、氫能等可再生能源，取之不盡用之不竭，太讓人眼饞了。

　　近年，光伏發(fā)電、風力發(fā)電、水電蓄能等可再生能源大型發(fā)電設施，如雨后春筍般在世界各地涌現(xiàn)，制約其并入電網(wǎng)的原始電壓不穩(wěn)定性問題，也被大型儲能系統(tǒng)的出現(xiàn)所解決。

　　美中不足的是，現(xiàn)有大型儲能設施，抽水蓄能電站有選址要求，鋰離子電池獨立儲能電站安全性不高，多多少少都存在問題。

　　鈉電儲能正當時

　　在這個全世界都陷入迷茫，不知大型儲能究竟該何去何從的時候。

　　一直坐冷板凳的鈉離子電池，嘴角含笑，全身上下洋溢著光彩，挺直了身子，迫不及待的向全世界宣布：“我，鈉離子電池，原材料豐富、安全性高、選址靈活、低溫性能優(yōu)異、循環(huán)壽命長，是大型儲能的不二之選!”

　　鈉離子電池結構和工作原理都類似鋰離子電池，充放電功能主要通過鈉離子借助電解液在正負極之間往返來實現(xiàn)。

　　自九月以來，我國布局鈉離子電池的企業(yè)捷報頻頻。華陽股份鈉離子電芯生產(chǎn)線正式投運，傳藝科技中試線正式投產(chǎn)，多氟多鈉離子電池成品下線，檢測進行……

　　有人預測，2023年，極有可能是鈉離子電池爆發(fā)元年。

　　那么，鈉離子電池究竟有哪些技術路線?不同技術路線涉及什么材料?優(yōu)缺點是什么?研發(fā)公司有哪些?

　　按正極材料分類

　　按正極材料來區(qū)分，目前，主流鈉離子電池技術路線有四種，分別是過渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士藍(白)化合物和熔融硫。

　　過渡金屬氧化物

　　目前，過渡金屬氧化物呼聲最高，主要包括磷酸鐵鈉、錳酸鐵鈉和鈦錳酸鈉等，涉及的可變價過渡金屬包括釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳和銅，其中又以錳和鐵為最。

　　走過渡金屬氧化物技術路線的鈉離子電池，優(yōu)點是比容量高，缺點是循環(huán)性能差，需要通過摻雜活性元素或惰性元素進行改善。

　　中科海鈉的銅基氧化物，英國FARADION公司的鎳層狀氧化物，電池能量密度分別可達145 Wh/kg和150Wh/kg~160Wh/kg，表現(xiàn)亮眼，遠超其他技術體系。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲能不完全統(tǒng)計，鈉離子電池正極走過渡金屬氧化物技術路線的企業(yè)主要有華陽股份、寧德時代、中科海鈉、傳藝科技、容百科技、當升科技、格林美、鈉創(chuàng)新能源、立方新能源和FARADION等。

　　聚陰離子型化合物

　　聚陰離子型化合物，涉及的過渡金屬包括鐵、釩、鈷等，陰離子則主要有磷酸根、焦磷酸根、氟磷酸根和硫酸根，主要包括磷酸釩鈉和氟磷酸釩鈉等。

　　走聚陰離子型化合物技術路線的鈉離子電池，優(yōu)點是熱穩(wěn)定性高、安全性高和循環(huán)壽命長;缺點也明顯，理論比容量低、導電性能差。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲能不完全統(tǒng)計，鈉離子電池正極走聚陰離子型化合物技術路線的公司主要有鵬輝能源、眾鈉能源、珈鈉能源、山東章鼓、法國的NAIADES組織。

　　普魯士藍(白)化合物

　　普魯士藍(白)化合物，由鈉、過渡金屬和氰根構成，擁有面心立方晶體結構。

　　走普魯士藍化合物技術路線的鈉離子電池，缺點是，在電池循環(huán)中，正極材料容易因結構引發(fā)問題，導致正極材料穩(wěn)定性、循環(huán)性能減弱，解決方法主要是摻雜金屬元素、采用納米結構、表面包覆等進行表面改性。

　　缺陷解決后走普魯士藍化合物技術路線的鈉離子電池，具備成本低、穩(wěn)定性好、化學性能優(yōu)異等優(yōu)點。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲能不完全統(tǒng)計，鈉離子電池正極走普魯士藍(白)化合物技術路線的公司有賁安能源、星空鈉電、格林美、漢行科技、鵬輝能源、眾鈉能源和山東章鼓等。

　　熔融硫

　　熔融硫是鈉硫電池的正極材料。鈉硫電池是一種熔鹽電池，由熔融電極和固體電解質構成，負極活性物質為熔融金屬鈉，電解質為固體電解質。

　　鈉硫電池優(yōu)點是成本低、能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等;缺點是鈉不穩(wěn)定，容易與空氣中的水發(fā)生化學反應，安全性較差。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲能不完全統(tǒng)計，鈉離子電池正極走熔融硫的企業(yè)主要有三菱、NGK Insulators等。

　　以負極材料為標準

　　以負極材料為標準，目前，主流鈉離子電池技術路線有三種，分別是碳基材料、合金材料、熔融鈉。

　　碳基材料

　　碳基材料主要分硬碳和軟碳兩種無定型碳，包括活性炭、高溫裂解無煙煤等，是鈉離子電池負極主流。

　　負極為碳基材料的鈉離子電池，優(yōu)點是成本低、容量高、制備簡單、循環(huán)壽命長等，缺點是硬碳材料難以石墨化，軟碳材料儲鈉能力低。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲能不完全統(tǒng)計，鈉離子電池負正極走碳基材料的企業(yè)主要有貝特瑞、中科海鈉和華陽股份等。

　　合金類材料

　　目前，Sb、Sn、P、Pb、Si、Bi、Ge等金屬與鈉發(fā)生合金反應生成鈉離子電池合金類負極材料。

　　負極為合金類材料的鈉離子電池，優(yōu)點是理論比容量高，缺點是成本高、材料稀缺、工作時體積變化大，性價比不如碳基材料。

　　熔融鈉

　　熔融鈉是鈉硫電池的負極材料，運行溫度區(qū)間為300~350℃。

　　鈉硫電池優(yōu)點是成本低、能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等;缺點是鈉不穩(wěn)定，容易與空氣中的水發(fā)生化學反應，安全性較差。

　　據(jù)維科網(wǎng)儲能不完全統(tǒng)計，鈉離子電池正極走熔融硫的企業(yè)主要有三菱、NGK Insulators等。

　　電解質材料做參照

　　電解質材料做參照的話，目前，主流鈉離子電池技術路線有三種，分別是液體電解質、固液復合電解質和固體電解質。

　　液體電解質主要分為酯類和醚類，由鈉鹽溶于有機溶劑構成;固液復合電解質也叫凝膠聚合物電解質，由鈉鹽、聚合物和增塑劑組成;固體電解質則由鈉鹽與聚合物基體組成。

　　離子電導率，由高到低一般為液體電解質、固液復合電解質和固體電解質。

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)還不成熟，特點是技術路線多元化、成本優(yōu)勢不突出、工藝不完善、產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、核心正負極和電解質材料難以大批量供應、相關標準體系欠缺等。

　　但是，儲能相關產(chǎn)業(yè)對鈉離子電池高度重視，現(xiàn)在鈉離子電池研究公司已經(jīng)有20多家，中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源等我國鈉電企業(yè)技術優(yōu)勢明顯。

　　未來展望

　　預計在未來3~5年，隨著寧德時代、鵬輝能源等老牌鋰電企業(yè)加速鈉電布局，中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源等發(fā)揮技術優(yōu)勢，鈉電產(chǎn)業(yè)鏈會初步形成，相關的工藝、管理和技術也會趨于成熟。

　　鈉離子電池在低速交通工具和儲能行業(yè)滲透率將大幅提升。