【技术】钠离子电池与锂离子电池互有优劣，其是否未来可期？

新能源汽车领域的能源种类繁多，例如锂离子电池、钠离子电池和氢燃料电池，我们或多或少都听说过这些概念。其中，锂离子电池在新能源汽车领域中知名度最高、应用最广泛，而氢燃料电池汽车则在2022年的北京冬奥会亮相，成为运输的绝对主力，吸引了全世界的目光。然而，在三者中，关于钠离子电池的报道相对较少，没有太多“存在感”。我们知道，锂、钠同为金属元素。那么，跟最常见的锂离子电池相比，它的相同与不同之处体现在哪里？能否实现量产上车呢？

相同之处在于，它们有着一致的工作原理和电池结构。从化学角度来说，钠和锂在元素周期表中属于同一个主族，它们的物化性质相似。因此，二者的充放电过程是一样的。在充电过程中，金属离子从正极材料脱出，通过电解液和隔膜嵌入到负极材料中，同时电子通过外部电路从正极流向负极。放电过程则完全相反。同样，从电池结构来看，二者皆由正极、负极、隔膜、电解液和集流体组成。

然而，由于材料不同，二者也具有明显区别。

钠电池的优势体现在成本、低温性能和安全性方面。其一，电池材料成本低廉。地球蕴含丰富的钠元素资源，元素含量约为23000ppm（而锂元素仅为17ppm），在地壳中的储量高达2.64%，并且电池的正负极流体均可选用成本较低的铝箔，所以量产成本比锂离子电池低35%左右。其二，在低温环境下放电性能表现优秀。在-20℃的环境下容量保持率接近90%，可以在-40℃到 80℃的温度区间内正常工作。其三，电池安全性高。在针刺、挤压、过充、过放等电池安全测试项目中均不起火、不爆炸。

钠电池的劣势则体现在能量密度方面。钠离子的半径大于锂离子，单位体积所含离子数量更少，导致在充放电过程中可转移的电子数更少。在宏观上，储电量低于锂离子电池。目前，钠电池的能量密度在90-160Wh/Kg区间内，理论上续航里程不超过400公里，远远不及锂电池。这是钠电池的硬伤，无法满足大部分新能源汽车的需要，只能将市场拱手让给锂电池。

尽管大部分电动汽车选择锂电池作为动力电池，不过，在微型车领域，钠电池的竞争力更强，并且已经实现量产上车。这类车型更看重性价比，而不是能量密度与续航里程，恰好让钠电池扬长避短。江淮钇为在今年年初正式交付了首款搭载钠离子电池的车型——钠电版花仙子。整块电池包容量为23.2kWh，能量密度≥140Wh/kg，CLTC续航里程达到230km。此外，在充电方面，钠电版表现更佳，SOC10%-80%仅需20分钟，30%-80%仅需15分钟，充电速度远快于磷酸铁锂版。

当然，钠电池不会止步于微型车领域。未来，钠电池的应用场景将不断扩大。中南大学化学电源与材料研究所所长/教授唐有根表示，锂离子电池应用广，需求大，但面临资源紧缺、安全问题等行业痛点，市场急需资源不受限、安全有保障的新型电池。在新型电池中，钠离子电池在短程动力、混合动力、储能领域、特种工程车具备替代锂离子电池的潜力。

总体来说，钠电池与锂电池互有优劣，有着各自擅长的领域。钠电池在成本、低温性能和安全性方面的竞争力更强。虽然目前处于产业化初期，但潜在市场巨大。随着应用场景的不断扩大，钠电池终将“出人头地”。