鈉在世界向電動汽車的過渡中將會扮演什么樣的角色？

隨著對電動汽車的需求不斷上升到新的高度，對價格合理、效率高的電池的需求也在不斷增長。但是由于電池供應的短缺，以及鋰已經是一種有限資源的事實，鋰離子電池的可持續使用實際上是值得懷疑的。

(資料圖片)

盡管鋰離子電池技術在過去十年里取得了長足的進步，但人們越來越擔心，圍繞這些電池的創新正開始放緩。例如，盡管鋰離子電池的價格在過去十年中下降了約73% ，但從2017年到2021年只下降了約28% 。然而，或許更令人擔憂的是，自2021年以來，鋰的價格幾乎翻了兩番！

不用說，如果鋰離子技術沒有重大突破，我們必然需要一種替代材料來推動世界向電動汽車的過渡。對我們來說幸運的是，鈉似乎是一個可行的候選人。它含量豐富，價格便宜，而且對環境更加友好，同時具有與鋰相似的化學性質。

但是，盡管這聽起來不錯，但鈉實際上真的適合用于電池嗎？如果是這樣，為什么還沒有人開始批量生產呢？

作者：Technality|

編譯：劉唐詩 |

鈉電池令人信服的前景

簡而言之，有研究人員相信鈉最終將能夠替代鋰在電池中的使用。這是因為，如前所述，鈉的化學組成與鋰的化學組成大體相似。因此，這兩種電池所使用的技術實際上是相同的。

在鋰離子電池中，鋰位于電池的陰極和電解質中，而陽極由石墨構成。類似地，鈉離子電池在陰極和電解質中都使用鈉，并將陽極中的石墨換成某種形式的“硬碳”。

硬質碳，本質上是木炭，由于其輕而硬的性質，也比石墨有益。硬質碳還可以與更廣泛的電解質兼容，使鈉離子電池有可能具有更廣泛的安全操作溫度范圍。

由于兩者之間的最小差異，已經有了功能性的鈉離子原型。例如，全球最大的電池生產商之一 CATL 公司去年推出了一個概念，其能量密度為每公斤160瓦時，在15分鐘內可以從0-80% 充電。

雖然充電速度令人印象深刻，但能量密度揭示了鈉的弱點之一。鈉在很大程度上被忽視作為鋰替代品的原因之一是它稍微重一些。由于鈉的重量增加，鈉離子電池的能量密度通常會低于鋰離子電池。在這種情況下，CATL 的鈉離子原型的密度為160瓦時/千克，而特斯拉即將推出的4680鋰電池的密度估計為272-296瓦時/千克。

但是在讓人感到氣餒之前，值得一提的是 Faradion，一家總部位于英國的電池公司，估計它將能夠得到超過200瓦時/千克的第一個全尺寸鈉離子電池。當然，它和特斯拉的電池水平不太一樣，但是這將使它和其他電動汽車生產的大多數電池水平相當，后者通常在185瓦時/千克左右徘徊。

因此，除了更便宜、更容易生產、更有環境友善、在極端溫度下更穩定之外，這些電池還有可能與鋰離子電池的能量密度相匹敵，盡管鈉的重量不利。

鈉離子技術如何改變電動汽車的面貌

至于鈉如何真正影響電動汽車市場，最具革命性的是它的可持續性。從成本的角度來看，法拉第估計鈉離子電池有可能比鋰離子電池價格低24-32% 。考慮到鋰本身通常占電池總成本的30-40% ，這并不難相信。

考慮到電池組可以負責超過30% 的價格電動車，這種成本降低是至關重要的經濟實惠的電動車的出現。如果一輛典型的價值5萬美元的電動汽車換成鈉離子電池，那么價格至少會下降4800美元，降幅為9.6% 。雖然10% 的降價不會在一夜之間帶來低于25,000美元的電動汽車，但這絕對是朝著正確方向邁出的一步。

可持續發展的另一個標準是這些電池最終的耐用程度。歷史上，鈉離子電池一直被批評為耐久性差，這通常源于這些電池的離子容易破壞其內部晶體結構。然而，由于美國能源部太平洋(601099)西北國家實驗室(PNNL)的突破，這種損害現在是可以避免的。

PNNL 的概念通過調整形成電池電解質的化學反應來攻克鈉離子的耐久性問題。由于這種變化，PNNL 的電池保留了超過90% 的容量，超過300個充電周期。是的，這是一個模糊的值范圍，但是，取決于電池提供多少范圍，你可以預期在75,000-90,000英里的過程中有10%的降解。雖然這明顯比目前的鋰離子電池技術要差上一些，但要記住，更換鈉離子電池的經濟負擔要比更換鋰離子電池小得多。

在可回收性方面，鈉離子電池可以完全放電到0伏特，從而優于鋰電池。相比之下，鋰離子電池通常會保留30% 的電量，這使得它們在回收利用方面具有潛在的危險。因此，不僅鈉離子電池回收利用更安全，而且它們缺乏鈷或石墨等原材料，這也使它們對環境的危害更小。

總的來說，鈉離子電池相對于鋰電池有許多優勢，包括成本、環境影響、可用性和安全性，但是它們仍然面臨耐用性和能量密度的問題。也就是說，這項技術在準備用于乘用電動汽車之前還需要幾年的發展。

換句話說，其中一些缺點在上市時可能不那么突出。然而，在那之前，看看這項前景光明的技術是如何發展的，以及它在世界向電動汽車的過渡中扮演什么樣的角色，將是一件有趣的事情。

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關鍵詞： 鈉離子電池 鋰離子電池