钠离子电池的技术突破可能是电动汽车未来发展的关键

锂离子电池是现代能源存储的前沿，也是全球电气化努力的关键驱动力，这已不是什么秘密。然而，以满足日益增长的需求所需的规模生产锂离子电池似乎是一项几乎不可能完成的任务。近年来，锂生产商警告说，全球可能很快就会面临锂短缺，最快可能在 2025 年。

一个重要的原因是，在短短几十年间，锂已经从陶瓷和制药行业使用的小众金属变成了需求最旺盛的金属之一。全球最大的锂矿公司之一、引领美国锂矿复兴的阿尔伯马尔公司计划到2030年将年产量提高到50万吨，但表示这仍不足以满足预计的需求。

这就是钠离子电池的优势所在。虽然钠离子电池还没有像锂离子电池那样受到关注，但它正在成为实现电气化梦想的重大技术突破之一。钠离子电池的设计与锂离子电池类似，可以使用相同或类似的工业流程制造。在这种电池中，钠离子取代了阴极中的锂离子，电解质（帮助在电池电极之间输送电荷的液体）中的锂盐也换成了钠盐。

钠离子电池并不是一个新概念，但大规模生产钠离子电池的想法只是在近几年才得到重视。钠的储量远高于锂，因此成本更低，更容易获得，同时也不容易受到地缘政治紧张局势的影响。截至目前，碳酸钠的最高价格仅为每公吨 286 美元，而电池级碳酸锂的价格高达每公吨 20494 美元。

化学家们还发现，使用钠制造的层状氧化物阴极电池不需要钴或镍等昂贵的金属，就能达到与磷酸铁锂（LFP）电池相当的能量密度。

本月早些时候，东京理科大学的一组日本研究人员透露，他们利用纳米结构硬碳开发出了钠离子电池的高容量阴极。这种电池的能量密度最高可达每公斤 312 Wh，约为磷酸铁锂电池的两倍。从这个角度来看，这也是十多年前最先进的钠离子电池能量密度的 1.6 倍。

钠离子电池的另一个优点是能够承受更宽的工作温度范围--从零下 30 摄氏度到 60 摄氏度（零下 22 华氏度到 140 华氏度），甚至 80 摄氏度（取决于所使用的化学成分）。正因如此，法拉帝安等公司已经开始在澳大利亚试用用于固定储能的钠离子电池装置。

今年早些时候，大众汽车和江淮汽车集团的合资企业推出了首款由钠离子电池驱动的电动轿车。该车采用 25 千瓦时的电池，续航里程相对较短，仅为 250 公里（155 英里），但两家公司都在吹嘘充电速度快、低温性能更好，以及电池循环寿命更长、老化后容量下降更慢。

Faradion 公司首席执行官 James Quinn 说，钠离子电池的安全优势怎么强调都不过分。锂离子电池在运输前需要充电至 30% 以上，而钠离子电池可以像电容器一样安全地放电至 0V，从而消除了因短路而导致热失控的可能性。正如您在上面的视频中看到的，在充满电的情况下刺穿钠离子电池也不会使其变成燃烧弹。

虽然 Faradion 目前主要关注的是固定能源存储，但 Natron Energy 等其他公司已经开始涉足汽车行业。这家总部位于圣克拉拉的初创公司正在使用一种名为普鲁士蓝的普通材料来制造钠离子电池的电极，这种电池的额定充放电循环次数在 5 万到 10 万次之间。它们还能在 15 分钟或更短时间内充满电。

Natron 公司最近与 Clarios 国际公司建立了合作关系，在后者位于密歇根州的 Meadowbrook 工厂批量生产钠离子电池，使用的设备与目前生产锂离子电池的设备相同。Natron表示，随着未来几个月生产规模的扩大，这里将成为世界上最大的钠离子电池工厂。

钠离子电池的发展前景如何还有待观察，但与许多尚未走出实验室的解决方案不同的是，钠离子电池看起来确实大有可为。这一切都取决于随着技术的成熟和更多工厂开始大规模生产钠离子电池，材料价格将如何波动。

预计到 2030 年，全球年产能将达到 1.86 亿千瓦时，而锂离子电池的年产能为 6.5 太瓦时。这意味着钠电池可能不会很快取代锂电池的主导地位。不过，钠电池在各种应用中似乎越来越有吸引力，从长远来看，钠电池有可能成为首选解决方案。