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早在1870年，法国预言家作家凡尔纳就在《海底两万里》中，首次提出了钠电池的构想：“鹦鹉螺号”通过取得海水中的电解质钠，制成钠电池作为能源。
大绵羊 | 作者
寻常酱 | 编辑
放大灯团队 | 策划
一块迟到四十年的电池
钠和锂，在元素周期表上位于同一主族，化学性质相似。钠离子电池与锂离子电池均劈头于上世纪七八十年代，但运气却截然差别。
锂离子电池由于优异的电化学性能，成了手机、相机、汽车等巨细电器必不可少的器件，而钠离子电池却因电池容量低、循环寿命短等短板，无人问津。直到2010年以后，才陆续有研究人员把钠电池这项老技能捡起来。
与锂电池一样，钠离子电池也有多条技能门路。
钠离子电池的技能门路
高温钠离子电池对工作温度要求高、安全性差，研究人员关注更多的是室温钠离子电池，并针对性开发出适合其性质的阴阳极质料，如在阳极上，有合金类、金属氧化物类和碳质料等选择，而阴极质料则包罗聚阴离子类、普鲁士蓝衍生物、层状氧化物类等。
其中，层状氧化物和普鲁士蓝衍生物做阴极的钠电池，不但本钱自制，而且能量密度靠近磷酸铁锂电池，乃至另有所超越[1]。阳极质料用硬碳，能进步钠电池的可逆比容量和循环寿命。
在宁德期间发布会上，提到了这三种电极质料，根据发布会新闻稿，宁德期间确认其钠电池采用“普鲁士白”作为正极质料，它是普鲁士蓝的还原产物。
差别技能门路的锂电池（左）、钠电池（中）和钾电池（右）的质料本钱和能量密度对比
办理了关键的容量和寿命题目，钠离子电池的应用自然多了起来。宁德期间炒热了钠电池，然而它并不是第一家生产钠电池的中国公司，在它之前，超威、星空、中科海钠等多家公司，都已涉足钠电池的研发与生产。
此外，中国长城、鹏辉能源、圣阳股份等公司已经研发出了钠离子电池样品。欣旺达、百川股份等也在为钠离子电池进行技能和专利储备。
从被科研人员扬弃，到大公司争相研发，钠离子电池为什么突然吃香？
新能源的将来在“钠”里
新能源发达发展、碳中和成为天下议题。各国纷纷推出政策，将“停产燃油车”提上日程，电动车取而代之。但这又带来另一个题目：锂资源不敷用了。
环球探明的可供开采的锂资源储量仅能满意14.8亿辆电动汽车，而根据前瞻财产研究院的数据，2020年环球汽车保有量便凌驾14.9亿辆[2]。
更不必说，中国锂资源紧张，高度依赖进口。
2019年国内利用自身的锂资源加工的底子锂盐仅为6.5万吨，其余锂精矿依赖进口，共进口172万吨锂辉石精矿，且进口矿石重要都来自澳大利亚[3]。鉴于近年紧张的中澳关系，探求锂电池的替换产物意义非凡。
业界对钠离子电池寄予厚望。
一方面，钠元素的含量富足丰富。锂在地壳中的含量只有0.0065%，而钠的含量则为2.75%，是前者的400多倍。
另一方面，钠离子电池本钱低、安全性高。据中科海钠的测算，钠离子电池的质料本钱，比锂离子电池低30%~40%[4]。并且由于钠电池化学性性能稳固，不容易形成锂枝晶那样坚固的枝晶，在安全性上较同类别的锂离子电池体系具有上风[5]。
来源：中科海钠官网
但钠电池该用在那边呢？
谁在呼唤钠离子电池？
学界一样寻常以为，钠离子电池在储能体系上大有效途。
在2030年碳达峰、2060年碳中和的要求下，中央明确提出，要创建以新能源为主体的新型电力体系，并点名风力发电和光伏发电。但风光电发电不稳固，想把这些清洁能源接入电网，就得创建储能站，为电力创造“缓冲区”[6]。
储能站的储能方式，有机械储能、电磁储能、电化学（电池）储能、热储能等类别，目前抽水蓄能占绝对主体职位。根据北极星电力网报道，停止2020年，我国抽水蓄能电站投运总装机规模3179万千瓦，在建总装机规模5243万千瓦；而在今年3月，随着碳中和目的提出，储能需求推动了新一批储能办法创建，停止2021年7月，已有39个、总装机4770万千瓦抽水蓄能电站获得了签约、批准、开工等重要希望。
但抽水蓄能也有劣势，导致其近年来发展速率减缓。申港证券以为，抽水蓄能存在地理局限性、创建周期长本钱高，适相助为大型发电设备配套；而从利用服从、结构机动性、循环寿命、投资本钱等方面综合思量，电池储能是当下最适合规模化发展的储能情势[7]。
电池储能以锂电池、铅酸电池和全钒液流电池本领为主。其中，锂电池拥有更高的能量密度，能量转换服从凌驾90%，财产链配套也更加成熟[8]。停止2019年底，在电化学储能装机中，锂离子电池装机占比凌驾75%以上，占主导职位[9]。
2019年起，钠离子电池在储能行业崭露锋芒，国内先后建成了三座钠离子电池储能体系。
光大证券测算，到2025年国内钠离子电池在储能上的潜在需求量达48GWh，以磷酸铁锂电池代价计量，对应近210亿元的市场空间[10]。
除了储能行业，电动车行业也在呼唤安全系数更高的钠离子电池。钠离子电池能给电动车性能带来多大提拔另有待观察，但若能办理低温“趴窝”和碰撞自燃题目，已是功德一桩。
“钠”还是个“孩子"
在贸易化上，钠离子电池还只是个“孩子”。Patsnap智慧芽环球专利数据库显示，钠电池相关专利申请人集中于高校和研究所。申请专利最多的陕西科技大学有169项，而宁德期间和中科海钠两家公司加起来，也只有35项。
标题及择要包含“钠离子电池”关键词的专利分布
比如，钠离子电池的寿命仍不尽人意。
据中信证券的统计，主流的钠离子电池循环寿命仅1000~1500次，只有宁德期间和中科海钠两家的产物寿命可达3000次。这勉强能追平三元电池，但也远不及磷酸铁锂电池。
钠离子电池制造本钱也暂时偏高。
一方面，钠电池财产链不成熟，拉高了制造本钱。
今年2月，在中国铁塔和中国电信的招标上，磷酸铁锂电池组代价已低于0.5元/Wh，但目前钠离子电池的现实生产本钱在1元/Wh以上。
只有当钠离子电池产能达到GWh级别时，才气依赖摊薄设备折旧费用，表现出钠离子电池质料本钱低的上风[10]，但停止2020年，国内电池储能项目的装机规模累计只有3.3GW[11]。
另一方面，钠电池的质料生产方法也有待优化。
高校和企业一直在探求更便宜的方法，制备钠电池的电极质料。但这些专利和研究多处于理论阶段，隔断大规模投产仍有隔断。
钠电池的上风已无需多言，可运气的天平何时倾斜，犹未可知。
References：
[1] Yaosen Tian, Guobo Zeng, Ann Rutt, Tan Shi, Haegyeom Kim, Jingyang Wang, Julius Koettgen, Yingzhi Sun, Bin Ouyang, Tina Chen, Zhengyan Lun, Ziqin Rong, Kristin Persson, and Gerbrand Ceder. Promises and Challenges of Next-Generation “Beyond Li-ion” Batteries for Electric Vehicles and Grid Decarbonization. Chem. Rev. 2021, 121, 3, 1623–1669 Publication Date:December 24, 2020 https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00767
[2] 朱琳慧. 十张图带你看2020年环球汽车维修行业市场现状和发展远景 将来增长潜力巨大 2020-9-7 https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/200907-a806c9f2.html
[3] 聂来斌. 动力电池的“备胎”故事：锂不敷，钠来凑？2021-7-29 https://mp.weixin.qq.com/s/NBOJ7xS8-uQRR6clzKQ-sA
[4] 中科海钠官网 https://www.hinabattery.com/index.php?catid=12
[5] 宋韶灵 故国鹏 王喆 李鹞 吴威辰. 新能源汽车｜钠离子电池：兼具资源和本钱上风，有望加速导入 2021-7-26 https://mp.weixin.qq.com/s/XKl599i1R4rjQ3MTcDyMDw
[6] 储能超等风口下，谁是下一个阳光电源？2021-7-31 https://mp.weixin.qq.com/s/Px1xKOajhLNWK-kn8Xx8pQ
[7] 储能：踏上将来电力体系主角之路 2021-4-1 https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202104011480091509_1.pdf?1617286289000.pdf
[8] 许超. 一文看懂火爆的储能行业：行业格局、贸易模式、投资机会 2021-7-30 https://wallstreetcn.com/articles/3636732
[9] 全钒液流电池将迎来财产推广红利期 2020-10-28 https://www.energytrend.cn/news/20201028-89913.html
[10] 钠离子电池：潜在空间广阔，宁德期间入局加速财产化 2021-7-22 https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202107221505405013_1.pdf?1626976390000.pdf
[11] 2021年中国储能电站装机规模与发展远景分析 电化学储能增速最快 2021-5-8 https://mp.weixin.qq.com/s/NSfE2W98DLJHJZYTl3FRDg |
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