據(jù)科研調(diào)查，鈉基電池和鉀基電池有望替代傳統(tǒng)的鋰電池。鈉基電池可以儲(chǔ)存與鋰電池相同的電量，其制造成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰電池，或者它可以代替鋰電池。盡管價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，但是鈉基電池的研發(fā)還有很長(zhǎng)的路。

什么是鈉基電池？

鈉基電池是鈉與一種叫做肌醇的化合物結(jié)合在一起的一種電池。2017年10月，由斯坦福大學(xué)的研究人員開發(fā)出來(lái)。鈉離子電池中，鈉離子可附著在肌醇上，而肌醇是一種常見的化合物，可從米糠或玉米加工過(guò)程中的液體副產(chǎn)物中提取。鈉離子和肌醇的新結(jié)合顯著改善鈉基電池的離子循環(huán)，使離子能更有效地從陰極移動(dòng)穿過(guò)電解質(zhì)到磷陽(yáng)極，繼而產(chǎn)生更強(qiáng)的電流。

這種新型電池里的鈉與一種叫做肌醇的化合物結(jié)合在一起，這是一種在家用產(chǎn)品中常見的有機(jī)化合物，包括嬰兒配方奶粉。正如鈉的含量比鋰要豐富得多，米糠醇很容易從米糠中提煉出來(lái)，也可以在玉米加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品中找到。這將有助于確保材料收集具有成本效益。

鈉基電池和鋰電池哪個(gè)好？

新能源汽車的技術(shù)核心在鋰電池，不過(guò)現(xiàn)在有一種鈉基電池，可以用更低的價(jià)格存儲(chǔ)和最新鋰電池一樣的能量。材料價(jià)格占據(jù)電池價(jià)格的四分之一，鋰的成本高達(dá)15000美元/噸，而鈉只要150美元/噸。鋰電池發(fā)明至今已有25年，且一直占據(jù)著主要市場(chǎng)，但鋰已變得越來(lái)越稀缺，且開采成本也越來(lái)越高。為此，科學(xué)家研究后發(fā)現(xiàn)，鈉也能儲(chǔ)存離子，且制造電池的成本更低，電量也更多。

鈉基和鉀基電池面臨的最大障礙之一是它們會(huì)更快地衰變和退化，且能量密度比鋰電池更低。但情況并非總是如此。研究人員在研究了鋰離子、鈉離子和鉀離子與硫化鐵粒子的反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)：鈉和鉀與硫化鐵在反應(yīng)過(guò)程中更加穩(wěn)定，這表明基于鈉或鉀的電池壽命可能比預(yù)期長(zhǎng)得多。

鈉基電池可能是鋰電池的很好替代品。雖然新型鈉基電池可能永遠(yuǎn)無(wú)法滿足電動(dòng)車制造商的需要，但研究人員認(rèn)為，它將有助于儲(chǔ)存太陽(yáng)能板和風(fēng)力渦輪機(jī)等可持續(xù)能源所獲得的能源。在新設(shè)計(jì)的鈉離子電池中，鈉離子可附著在肌醇上，而肌醇是一種常見的化合物，可從米糠或玉米加工過(guò)程中的液體副產(chǎn)物中提取。鈉離子和肌醇的新結(jié)合顯著改善鈉基電池的離子循環(huán)，使離子能更有效地從陰極移動(dòng)穿過(guò)電解質(zhì)到磷陽(yáng)極，繼而產(chǎn)生更強(qiáng)的電流。

除了比較鋰電池和鈉的成本及性能外，研究人員也分析了鈉離子在充電和放電過(guò)程中是如何附著在陰極上的，而這一見解將有助于提高電池的設(shè)計(jì)。不過(guò)，鈉基電池能否取代鋰電池很難說(shuō)，畢竟鈉離子電池的表現(xiàn)很難被超越、成本在逐年下降，更重要的是有大量資金涌入鋰礦開采和鋰電池制造廠商。

鈉離子電池的應(yīng)用價(jià)值受到越來(lái)越多的重視，近年來(lái)鈉離子電池受到科研界廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)不斷研發(fā)取得重大突破。

鋰電池和鈉電池的區(qū)別

1、電池內(nèi)部電荷載體的不同，鋰電池是通過(guò)鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)充放電的，而鈉離子電池則是由鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入、脫出實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的，其實(shí)二者的工作原理是相同的。

2、兩者離子半徑不同，這半徑差別導(dǎo)致鈉離子電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及鋰離子電池；鋰離子的負(fù)極可以使石墨，但是鈉離子幾乎不能再石墨中脫嵌/嵌入，容量很小；其他碳材料經(jīng)過(guò)處理最多可以達(dá)到差不多300多毫安時(shí)；離子在正極中的容量很小，只有一百多毫安時(shí)；鈉離子在正負(fù)極中嵌入/脫嵌阻力很大，源于半徑大；可逆性差，不可逆容量損失大。

實(shí)際上，鈉離子電池的工作原理與鋰電池沒有太大的差別，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)

那么，問(wèn)題來(lái)了，鋰電池也會(huì)被時(shí)代淘汰嗎？鈉離子電池是未來(lái)儲(chǔ)能電池的重要發(fā)展方向之一。隨著鈉離子研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程會(huì)不斷加快，也許提前布局這一領(lǐng)域有望在新能源電池領(lǐng)域搶得先機(jī)。