鈉離子電池7大技術(shù)路線一覽！

碳中和目標(biāo)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電、水電蓄能等可再生能源大型發(fā)電設(shè)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(shè)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(dāng)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(jié)構(gòu)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(fù)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(jìn)行……

有人預(yù)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(shù)路線？不同技術(shù)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(shù)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(lán)（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(shù)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(jìn)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(dá)145 Wh/kg和150Wh/kg~160Wh/kg，表現(xiàn)亮眼，遠(yuǎn)超其他技術(shù)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(shù)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(dāng)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(shù)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(dǎo)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(shù)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(lán)（白）化合物

普魯士藍(lán)（白）化合物，由鈉、過渡金屬和氰根構(gòu)成，擁有面心立方晶體結(jié)構(gòu)。

走普魯士藍(lán)化合物技術(shù)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(jié)構(gòu)引發(fā)問題，導(dǎo)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(jié)構(gòu)、表面包覆等進(jìn)行表面改性。

缺陷解決后走普魯士藍(lán)化合物技術(shù)路線的鈉離子電池，具備成本低、穩(wěn)定性好、化學(xué)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(lán)（白）化合物技術(shù)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(zhì)構(gòu)成，負(fù)極活性物質(zhì)為熔融金屬鈉，電解質(zhì)為固體電解質(zhì)。

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(xué)反應(yīng)，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(fù)極材料為標(biāo)準(zhǔn)

以負(fù)極材料為標(biāo)準(zhǔn)，目前，主流鈉離子電池技術(shù)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(fù)極主流。

負(fù)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(fù)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(yīng)生成鈉離子電池合金類負(fù)極材料。

負(fù)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(fù)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(xué)反應(yīng)，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(zhì)材料做參照

電解質(zhì)材料做參照的話，目前，主流鈉離子電池技術(shù)路線有三種，分別是液體電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)。

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

離子電導(dǎo)率，由高到低一般為液體電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)。

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(shù)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(fù)極和電解質(zhì)材料難以大批量供應(yīng)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系欠缺等。

但是，儲能相關(guān)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(shù)優(yōu)勢明顯。

未來展望

預(yù)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(shù)優(yōu)勢，鈉電產(chǎn)業(yè)鏈會初步形成，相關(guān)的工藝、管理和技術(shù)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。