作者/ 魏雨蘅

5月21日，在寧德時代舉行的年度股東大會上，董事長曾毓群透露，寧德時代在今年7月將會推出一款鈉離子電池，但由於產業鏈尚不健全，本是採用更廉價原材料的鈉離子電池，價格可能會比鋰離子電池還高。可它在鋰離子電池體系價格也居高不下的情況下，會是未來的一個新出路嗎？

鈉離子電池與現在被廣泛使用的鋰離子電池相似，其工作原理都是透過鹼金屬離子在正負極之間移動來儲存或釋放電能。但是與鋰離子電池不同的是，由於鈉離子中的中子和質子數量更多，鈉離子的尺寸比鋰離子的尺寸更大，這就導致鈉離子在能量密度較和重量方面都沒有優勢。

那為什麼寧德時代還是要推出鈉離子電池呢？

首先就是原材料。根據國泰君安證券的資料，國內所使用的70%的鋰資源都要依賴進口，而鈉離子電池所使用的電極材料主要是鈉鹽，這一資源在地殼中的儲備十分豐富，並且分佈很廣。目前國內與鈉離子電池有關的企業主要有兩家，中鹽內蒙古化工股份有限公司和山東聖陽電源股份有限公司。據財報顯示，中鹽化工金屬鈉產能為6.5萬噸，佔全球產能的41.8%。而聖陽股份目前與院士工作站的單位聯合開發的鈉離子電池已經透過試驗階段，環保性和迴圈性都比較可觀。

其次，就是鈉鹽的理化特性比鋰鹽更好。由於鋰與鈉屬於同一主族元素，並且鈉的質子數多於鋰，所以鈉元素的活潑性更大；而鈉鹽也是更強的電解質，鈉鹽溶液中的離子濃度更高。在相同條件下，離子濃度越大，離子所帶的電荷數越多，溶液導電能力就更強。所以同樣濃度的電解液，鈉鹽的電導率會比鋰鹽高出20%左右，使得在製作電池的時候可以使用較低濃度的電解液，從而降低成本。

第三點，是鈉離子電池不會存在過放電現象，它可以放電至零伏。通常來說，蓄電池在使用一段時間之後，電池電壓低於某一規定值之後應停止使用，重新充電，如果電壓低於這個規定值仍繼續使用，就為過放電。過放電可能會導致電極活性物質受損，無法繼續進行反應，縮短蓄電池的壽命。而對於鈉離子電池則不存在這個問題。

最後一點就是鈉離子電池中的陰極可以使用鋁作為集流體，可以進一步降低成本減輕重量。而在鋰電池中，鋁只能作為陽極集流體，因為鋁的化學性質十分活潑，與空氣中的氧氣反應生成的氧化鋁薄膜後，可以在電解液中保護內部的鋁。而且金屬鋁的晶格八面體大小與鋰原子相近，如果把鋁放在陰極，低電位下二者極易發生反應形成金屬間隙化合物，破壞電極結構。而在鈉離子電池中，由於鈉的分子尺寸更大，則不會出現這樣的問題。

（法國18650型鈉離子電池）

不過，在鈉離子電池發展的道路上仍然存在一些阻礙。

最主要的問題是電極的選擇，鋰離子電池中的負極為石墨，在工作時可以與鋰離子結合，在充電時儲存鋰離子。但是在鈉離子電池中，由於鈉離子會優先在石墨表面形成鍍層，而不是結合形成化合物，導致石墨儲存的鈉離子十分有限，所以石墨並不能當作鈉離子電池的陰極來使用。不過德國德累斯頓的亥姆霍茲克研究中心的一份報告中表示，奈米碳有助於改善石墨無法儲存足夠的鈉這一問題。

去年，華盛頓州立大學及太平洋西北國家實驗室的研究人員研發出一款鈉離子電池，這種電池擁有可以和某些鋰離子電池相媲美的能量密度，並且在超過1000次迴圈充電之後仍然保持80%以上的電池容量。「我們的研究揭示了陰極結構演變以及表面與電解質相互作用之間的本質關聯。這些是有史以來報道的分層陰極鈉離子電池的最佳成果，它表明這是一種可以與鋰離子電池相媲美的可行技術。」華盛頓州立大學機械與材料工程系的教授林躍和（音譯）說道。研究團隊研發出了一種分層的金屬氧化物陰極，並在電解質中加入了更多的鈉離子，得到了鹼性更強的電解液，可以更有效地與陰極產生反應。這種設計也可以避免非活性表面的晶體堆積，保持離子移動的順暢。

雖然現在很多實驗室都提出了可增強鈉離子電池使用壽命與能量密度的方案，但是何時能夠商業化生產還是沒有確切的時間。

（圖源華盛頓州立大學）

地球上鋰和鈷資源相對有限，高鎳三元技術的產生使得電池製造對鈷的需求降低了，而發展鈉離子電池是對高鎳三元技術很好的補充，降低對鋰的需求。中科海鈉CEO 唐堃曾表示過，地球上的鋰資源大概有不到7000萬噸，而鈉的存量大概比鋰大三個數量級，在整個地球的元素丰度中佔2.3%，可謂取之不盡用之不竭。

資源儲備更充足，理論上的成本更低，雖然目前鈉離子電池的體積能量密度較低（鈉離子電池約400Wh/L，鋰離子電池可達700 Wh/L），在電動汽車市場沒有競爭力，更適合儲能、兩輪電動車等應用。不過，若是鈉離子電池的商業化初步應用能得到好的反饋，並有機構持續跟進研發，或許適用於EV的鈉離子電池也會迎來問市的一天。