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從電動車講起鈉離子電池會比鋰離子電池更好嗎？我們都知道，鋰電池是當今市場上使用最廣泛的新能源汽車電池，但是電動汽車行業要想進一步推動自身的發展壯大，仍然面臨很多問題。上個世紀，鋰離子電池橫空出世，又瘦又小，使用便利，在很多地方都能看到，但是使用久了，還是會看到一些潛在的問題：比如鋰子很難提純，因為鋰電池的化學性質非常活潑，純化不僅需要復雜的提取技術，還需要昂貴的專業設備。加上自1997年以來鋰電池技術的研發基本停滯不前，為了提高很難面對這個問題，科學家只能尋找更好的替代品。再就是鋰資源的資源儲備極其有限，鋰的項目回收極其困難，但對鋰的需求只是在增加，鋰資源在不斷減少。以前從碳酸里中提取一噸鋰的成本是1.5萬美元，現在成本還在上漲。2011年以來，鋰資源價格大幅上漲，生產鋰電池需要大量的鋰礦石，而目前鋰礦石主要分布在澳大利亞南北等地，為此中國的鋰礦大部分是從澳大利亞進口的，地球上的鋰礦資源產量日益萎縮，限制了中國鋰電池的產能（文章內容來源于網絡）而當鈉電池出現后不可避免的要與原來的鋰電池進行對比，兩者有什麼區別。鈉電池能解決電動車的哪些問題，有哪些優點呢？第一，元素周期表中的11號元素鈉和鋰的化學性質非常接近，而且它不僅便宜而且儲量巨大，就像我們每天使用的鹽里面就含有大量的鈉，與鋰礦的價格相比，價格自然低很多；如果直接從海水中提取價格會進一步降低，對于企業來說原材料價格越低成本越低，產品在價格上的優勢就越明顯。其次現在電動車最大的麻煩就是充電速度太慢，鈉電池的出現會很好的改善現狀。第二，鋰電池充一半的電需要將近30分鐘，但鈉電池完全不同，如果要充50%的電只需要10分鐘就可以完成。而且在寒冷環境下，電動車續航里程減少的問題被廣大車主詬病，電池有望讓電動車走出這一困境。電池的電解液即使在零下20度的環境下也能穩定放電，因此即使在寒冷的北方地區，也不需要擔心續航里程的問題。第三是制造：隨著我國新能源的不斷發展和實施，條件的不斷完善電池已經開始逐漸突破理論，與鋰電池制造的方法基本相同，生產上不需要太多改進，大大降低了企業的成本。從這方面來說鈉電池完全可以替代第三節鋰電池，鈉電池雖然重量密度高，但技術上還是比較安全的。鈉電池的概念最早出現在著名的科幻小說海底20,000英里中鸚鵡螺號從海水中提取電解質鈉，制成鈉電池作為動力，驅動鸚鵡螺號前進。小說中有很多預言比如電機槍，潛水服，水下隧道等預言都一一實現了，但偏偏以電池為動力的潛艇發展停滯不前。為什麼會這樣呢？因為鈉離子的半徑比鋰子大70%，導致自身運動非常緩慢。因此鈉離子幾乎不可能成功穿越陽極石墨材料，因此這一短板也成為鈉離子電池實現市場化的巨大障礙。因此在技術不那么發達的80年代，同時代出生的雙胞胎鋰面臨著完全不同的命運，鋰離子得到了市場的認可很快完成了商業化。產業布局開啟，鈉離子的時代來了？2017年，國內首家專注于鈉離子電池研發與生產的高新技術企業——中科海鈉科技有限責任公司（以下簡稱中科海鈉）依托中科院物理所成立。次年，中科海鈉研制的鈉離子電池組首次實現了在低速電動車上的示范應用；翌年，研制出的鈉離子電池儲能電站首次實現了在規模儲能上的示范應用。市場對鈉電池寄予厚望首先還是因為鋰資源的分布不均，70%分布在南美洲，尤其中國鋰礦資源與新能源發展所需并不相稱。據國際能源署最新數據顯示，到2030年，僅靠現有和在建的鋰礦生產項目，全球將出現約50%的鋰需求缺口。（原文網址;https:news.sciencenet.cnhtmlnews20222473686.shtm）鈉元素是地殼中儲量第六豐富的元素，是地殼中鋰資源的上千倍，且地理分布均勻，成本低廉；同時，鈉離子化合物容易獲取、價格穩定且低廉；再者，在低電壓下鈉、鋁不會合金化，因此鈉電池負極可使用更便宜的鋁集流體，從而可進一步降低電池的成本和重量。此外，鈉、鋰屬同族元素，二者物理化學特性及儲存機制相似，前者不僅可兼容鋰電現有生產設備，還具有相對穩定的電化學特性和安全性，這也讓鈉電池擁有比鋰電池更多的想象空間。大規劃，大市場在新能源潮流之下，世界各國都在大力發展或儲備鈉離子電池技術。2020年，美國能源部公布了對電池研究計劃的布局，明確將鈉離子電池納入儲能電池的發展體系：歐盟儲能計劃“電池2030”項目公布了未來重點發展的電池體系，將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系首位。歐盟“地平線2020研究和創新計劃”也將鈉離子材料作為制造非汽車應用耐久電池的核心組件。截至2020年，全球已有20多家企業致力于鈉離子電池的研發：目前鈉離子電池在電極材料、電解質材料、表征分析、儲鈉機制探索和電芯技術等方面不斷取得突破，鈉離子電池相關文章的發表數量迅速增加，專利的申請數目亦逐年遞增。2021年6月，中科海鈉發布全球首個1兆瓦時（MWh）鈉離子電池儲能系統。這意味著，繼鉛蓄電池、鋰離子電池等電化學儲能體系后，鈉離子電池開始在儲能領域嶄露頭角，有望推動新能源產業的進一步發展和變革。那么最后的問題鈉離子電池為何還“潛藏水中”？兩個字：工藝相比鋰離子，鈉離子半徑更大，在充放電過程中正極材料更易崩塌。這要求正極材料必須有更穩定的結構、有較高的氧化還原電位，才不至于在鈉離子脫嵌過程中發生結構坍塌。目前，已發現普魯士白和層狀氧化物兩類物質能滿足其要求且相對有商業價值。負極材料同樣棘手。常用的石墨雖然便宜好用，但其與鈉離子性相不合，鈉離子嵌入后易失去電化學活性。此外，在進一步規模化方面，鈉電池也對制備工藝和環境友好有著更高要求。實際上無論是鋰電池還是鈉電池，在生產中，對于干燥，潔凈等方面，都有這極高的要求~為此，一般是需要使用真空手套箱來配合生產線進行生產的：手套箱是作為一個全密閉的腔體，把腔體內外的環境完全隔絕開，腔體的一面安裝有視窗和手套，操作人員通過手套對腔體內的物料進行操作：在操作前，對整個箱體抽真空，把箱體內空氣完全抽掉，降低水氧含量至0.1ppm以下，然后填充惰性氣體氣體進行生產。而生產電池用手套箱，還需要裝配專用烘箱以保證整個生產過程中的干燥環境，其技術要求要遠遠大于一般手套箱；鈉電池的生產，可能還遠遠不止這些需求~下一步，鈉離子電池是否真的能可以產能化，甚至取代鋰電池目前的地位？我們還是要等待科學界給我們最終的答案了。關注電池產業關注中國能源發展伊特克斯手套箱聲明：本文由入駐搜狐公眾平臺的作者撰寫，除搜狐官方賬號外，觀點僅代表作者本人，不代表搜狐立場。

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