鈉是地球上僅次于鋰的第二輕的金屬元素，從元素周期表中來(lái)看，鈉與鋰屬于同一族元素，它們的化學(xué)性質(zhì)相似，因此理論上鈉也可以像鋰一樣用來(lái)做電池。當(dāng)然了，鈉的原子半徑比鋰要大很多，因?yàn)殁c原子比鋰原子要多8個(gè)電子，所以自然長(zhǎng)得很胖。一旦長(zhǎng)胖，就會(huì)有很多麻煩，比如它不能像鋰那樣嵌入到石墨中，而且它比鋰要重很多，使得單位質(zhì)量的電池儲(chǔ)能就要比鋰少。

但是，鈉有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)鈉元素在地球上的含量非常高，它在地球上的含量是鋰的幾千倍。我們吃的食鹽里就有大量的鈉，海水中也有非常多的鈉。正因?yàn)楹渴重S富，所以鈉比鋰要便宜很多。在市場(chǎng)上，作為鋰原料的碳酸鋰價(jià)格每噸需要幾萬(wàn)元；而作為鈉原料的氯化鈉的價(jià)格每噸只要幾千元。所以，作為電池來(lái)說(shuō)，鈉電池與鋰電池相比的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是便宜，這對(duì)于產(chǎn)業(yè)化來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常核心的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)界最關(guān)心的是成本。

當(dāng)然，成本優(yōu)勢(shì)不等于技術(shù)優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵還要看鈉是不是真的可以做電池。電池的正極材料、負(fù)極材料、電解液是三個(gè)基本的組成部分，這些對(duì)鈉電池來(lái)說(shuō)都沒(méi)有原則性的困難。所以鈉電池是可以存在的。以鈉離子電池的負(fù)極材料為例，可以做負(fù)極的材料有很多種，研究的比較多的主要是硬碳材料。雖然硬碳的儲(chǔ)鈉機(jī)理目前還沒(méi)有定論，而且不同的人做出的電池負(fù)極性能差異比較大，但這只是工藝問(wèn)題，總有一天能做到標(biāo)準(zhǔn)化的。

實(shí)際上，鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池沒(méi)有太大的差別，利用的是鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過(guò)程實(shí)現(xiàn)充放電。充電時(shí)，鈉離子從正極脫出經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，同時(shí)電子補(bǔ)償電荷經(jīng)外電路供給到負(fù)極，保證正負(fù)極電荷平衡。放電時(shí)則相反，鈉離子從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入正極。在正常的充放電情況下，鈉離子在正負(fù)極間的嵌入脫出不應(yīng)該破壞電極材料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)（當(dāng)然在實(shí)際情況下可能會(huì)產(chǎn)生一定的記憶效應(yīng)，也可能導(dǎo)致電極材料的老化）。

那么，鈉離子電池有技術(shù)優(yōu)勢(shì)嗎？有的人宣稱在原理上，鈉離子電池的充電時(shí)間可以縮短到鋰離子電池的1/5雖然目前這方面的公開(kāi)數(shù)據(jù)并不是很充分，于是只能說(shuō)這是潛在的優(yōu)點(diǎn)。也有相關(guān)資料宣稱，鈉離子電池壽命超過(guò)10年，而通常鋰離子電池使用壽命只有3-4年，不過(guò)對(duì)于這一點(diǎn)是存疑的，根據(jù)相關(guān)調(diào)研，鈉離子電池的主要問(wèn)題正是循環(huán)壽命不高，所以這是一個(gè)爭(zhēng)議點(diǎn)。

中國(guó)首輛鈉離子電池低速電動(dòng)車(chē)已經(jīng)問(wèn)世

目前有定論的是，鈉離子電池有成本低的優(yōu)點(diǎn)，其他的技術(shù)優(yōu)勢(shì)則不太明顯。那么這一領(lǐng)域目前的研發(fā)情況又是怎么樣的呢？

作為一個(gè)有示范性意義的項(xiàng)目，2018年6月，中國(guó)首輛鈉離子電池低速電動(dòng)車(chē)在中國(guó)科學(xué)院物理研究所園區(qū)內(nèi)示范演示請(qǐng)注意，這里的關(guān)鍵詞是低速。該輛低速電動(dòng)汽車(chē)是由依托物理所鈉離子電池專(zhuān)利技術(shù)成立的中科海鈉科技公司推出的。在2017年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所就以鈉離子電池技術(shù)相關(guān)專(zhuān)利出資成立了中科海鈉科技有限責(zé)任公司，中國(guó)科學(xué)院物理研究所陳立泉院士，胡勇勝研究員為技術(shù)帶頭人。隨后，中科海鈉公司在江蘇溧陽(yáng)準(zhǔn)備建立產(chǎn)業(yè)化基地，加速推進(jìn)鈉離子電池商業(yè)化進(jìn)程。

但是據(jù)了解，目前鈉離子電池的能量密度只能達(dá)到120瓦時(shí)/公斤。所以，在能量密度這一技術(shù)指標(biāo)上，鈉離子電池還不能與鋰離子電池相提并論，因?yàn)殇囯姵氐哪芰棵芏?00瓦時(shí)/公斤以上。

從能量密度的角度來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的鈉離子電池只能達(dá)到鋰電池的一半以下，因此鈉離子電池目前只能用在低速電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)船、家庭儲(chǔ)能等對(duì)能量密度要求較低的領(lǐng)域，目前還不能用鈉電池做出高速電動(dòng)汽車(chē)。用鈉電池做電動(dòng)自行車(chē)是比較合適的，比如中國(guó)長(zhǎng)城旗下公司研發(fā)的鈉離子電池組實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)自行車(chē)上的示范應(yīng)用。

中國(guó)科學(xué)院物理所參與的鈉離子電動(dòng)車(chē)只是一個(gè)演示性的項(xiàng)目。

但鈉電池是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，它可能還需要更多的研發(fā)才能綻放出時(shí)間的玫瑰。在目前的中國(guó)，鈉電池的產(chǎn)業(yè)化的步伐正在加速。2019年1月，位于鞍山的遼寧星空鈉電電池有限公司自主研發(fā)的鈉離子電池近日進(jìn)入量產(chǎn)階段，世界上首條鈉離子電池生產(chǎn)線投入運(yùn)行，預(yù)計(jì)規(guī)模化生產(chǎn)后年產(chǎn)值超過(guò)100億元。