鉅大LARGE | 點擊量：595次 | 2022年08月20日
鈉電池真能替代鋰離子電池？
眾所周知，鋰離子是手機、筆記本電腦和汽車電池中的活性成分。但考慮到鋰的成本較高，研究人員們一直在尋找另一種更為豐富的元素來替代它。
隨后，一些初創(chuàng)公司和老牌企業(yè)將鈉離子視作活性成分以開發(fā)充電電池，鈉是鋰在元素周期表上的“鄰居”。
除了鈉的易得性之外，它還有其他幾個重要的特性-其中最重要的是它的耐火性?！爱斎唬€可以存儲與鋰電池相當?shù)哪芰?，這是個不錯的選擇。”斯坦福大學研究鈉電池的MinahLee說。
如今，許多公司正在開發(fā)鈉電池，其最終目標是取代鋰電池。法國國家科學研究中心（CNRS）最近就宣布成立了一家坐落于亞眠的創(chuàng)業(yè)公司Tiamat，該公司將在2020年開發(fā)鈉電池并向市場推出。CNRS表示，它會被設計成18650那樣的尺寸型號。
還有一家名為Aquion的美國創(chuàng)業(yè)公司，它以高容量海水電池儲存能源為核心，BillGates和KleinerPerkins起初為它出資1.9億美元。不過，這家公司隨后的發(fā)展甚至走上面臨破產的窘境，在7月份，JulineTitansLCC以916萬美元將其收購。
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與此同時，一些大學的研究人員現(xiàn)在正集中研究將電池中的鋰元素換成鈉元素?？茖W工作者的優(yōu)勢在于，他們可以使用大型儀器（如加速器）來研究陽極材料及其功能。
“我們可以清楚地了解鈉的實際去向——無論是在細微的原子層面（如何與其他原子結合）還是更宏觀層面——以及電極粒子吸收鈉離子時它所產生的變化?！彼固垢４髮W負責SLAC國家加速器實驗室的研究員MichaelToney是其中之一。
不過，在學界和企業(yè)紛紛做出研究嘗試之際，電力公司和汽車電力系統(tǒng)制造商對鈉電池的認可度卻不高。它們更愿意堅持使用鋰電池。“鋰離子電池技術現(xiàn)在的成本在各種市場上都非常具有競爭力，”DosimaResearch的電池專家DavidSnydacker解釋，“所以，新的鈉電池要想獲得成功，它不僅要先與傳統(tǒng)技術競爭，還必須與鋰電池競爭，這是一個很高的要求?！?/p>
鈉電池一個尚未解決的問題是找到或創(chuàng)造一個高容量陽極，即電池的負極。比較符合要求的一種材料是硬碳，它允許在原子間的空間中存儲鈉離子?！颁囯x子電池使用的是石墨，但這不適用于鈉離子，”Toney說，“但我們使用了硬碳，盡管這不是最理想的，也沒人真正了解這種材料?！?/p>
可擴展性是硬碳的一個重要特征?！拔覀兛梢灾匦抡{整不同尺寸的電池，這種電極材料的重點是其可持續(xù)性。它以生物量為基礎，所以如果用量更大的話，你可以物盡其用。”Lee說道。
而為了尋求市場的認可，另一個決定因素是可以用現(xiàn)有工業(yè)生產線來生產鈉電池。“對鈉電池的處理方式應該與鋰離子電池的非常相似。”
所以，鈉電池可能會從現(xiàn)有生產線中誕生，但問題是要等到什么時候？一種設想是鈉電池實際上是很經濟性的，但這種觀點現(xiàn)在依然沒有定論。
與Tiamat相關的研究人員雖然已經將2020年作為投入生產的最后期限，但他們是否會達到這一目標還有待觀察。法國亞眠大學的MathieuMorcrette坦承，“還有很多工作要做，我們還沒有達到目標?！?/p>
另外，鈉比鋰更便宜的說法在一開始至少也并不成立。Snydacker表示：“鈉的價格確實比鋰更便宜，在不使用鋰的情況下，成本可以降低5％到10％，但是其余的成本將會相當昂貴。但他對未來是樂觀的。
“對鈉電池技術而言，在長長的隧道盡頭會有一道光亮，”他說，“一旦所有的投資到位，就會有一個價格合理的優(yōu)質產品誕生。新電池技術面臨的主要挑戰(zhàn)并不是制造工藝難以開發(fā)和建設，而是與那些經過深入研究和打磨的技術相比，新電池技術無論是在性能還是成本方面，從根本上都不占優(yōu)。”
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