目前，在鈉離子電池基礎研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)速度等方面，中國企業(yè)都處在國際領(lǐng)先地位。中國有機會(huì )引領(lǐng)鈉離子電池技術(shù)發(fā)展趨勢，在全球范圍內率先實(shí)現鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化。
近日，中國工程院院士陳立泉在2021年中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )云論壇上指出：“如果全世界的車(chē)都采用鋰離子電池，全世界的電能都用鋰離子電池儲存，那么，鋰離子電池根本不夠。所以，我們一定要考慮新的電池，鈉離子電池就是首選。”
相比人們熟知的鋰離子電池與鉛酸電池，鈉離子電池具有哪些優(yōu)勢？又何時(shí)能夠實(shí)現大規模產(chǎn)業(yè)化？
差異化優(yōu)勢顯著(zhù)
近年來(lái)，在各國政府大力支持下，鋰離子電池在新能源汽車(chē)行業(yè)迅速推廣應用。但是，隨著(zhù)全球化學(xué)電池市場(chǎng)快速發(fā)展，最“火熱”的鋰離子電池逐漸暴露出劣勢，鋰資源稀缺以及較高昂的成本導致鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展遭遇“天花板”。
“如果全世界可開(kāi)采的鋰都用于制造動(dòng)力電池，最多只能驅動(dòng)14.5億輛電動(dòng)汽車(chē)。實(shí)際上，鋰還用于核工業(yè)、玻璃陶瓷等行業(yè)。因此，鋰是不夠用的。”中國科學(xué)院物理研究所研究員胡勇勝在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示。
同時(shí)，鋰資源短缺也造成了鋰離子電池成本的上升。“2021年2月18日，碳酸鋰價(jià)格高達7.5萬(wàn)元/噸，比去年上漲了3.3萬(wàn)元/噸。我們預估后續還會(huì )上漲。這也是要發(fā)展鈉離子電池的重要原因。” 胡勇勝指出。
另?yè)私?，鈉離子電池的發(fā)展不僅能夠緩解鋰離子電池原材料價(jià)格波動(dòng)，還兼容鋰離子電池現有生產(chǎn)設備。“我們能用現有鋰離子電池生產(chǎn)設備制造鈉離子電池。生產(chǎn)材料和制造電芯的設備都很成熟，只要建立了正負極材料及鈉鹽（NaPF6）的產(chǎn)業(yè)鏈，鈉離子電池就很容易實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。”胡勇勝進(jìn)一步補充道。
新能源汽車(chē)獨立研究者曹廣平指出，鈉離子電池具有鈉資源儲量豐富、可采用濃度更低的電解液和無(wú)過(guò)放電問(wèn)題等差異化優(yōu)勢。因此，鈉離子電池適用于通訊基站、電網(wǎng)儲能和低速電動(dòng)汽車(chē)等能發(fā)揮其差異化優(yōu)勢的領(lǐng)域。
曾受冷落現獲新生
據了解，我國目前電力消費在終端能源消費的比重已達到21%，隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的飛速發(fā)展，電力消耗將大幅增加，而且集中在現有城市電網(wǎng)的一定區域中。
另外，極端天氣引發(fā)的自然災害也會(huì )對電網(wǎng)造成嚴重影響。例如，近期的極寒天氣導致美國多地遭遇大面積停電，得州數百萬(wàn)人陷入黑暗。
“這都體現了發(fā)展儲能的重要性。而鋰離子電池難以同時(shí)支撐電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)儲能兩大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，資源豐富的鈉離子電池就成為極佳補充。”胡勇勝指出，“在上世紀70年代末期,鈉離子電池與鋰離子電池幾乎同時(shí)起步，但因當時(shí)想制造高能量密度電池，鋰離子電池迎合了需求，所以鈉離子電池的研究逐漸淡化。隨著(zhù)可再生能源的發(fā)展，大家意識到了發(fā)展可再生能源離不開(kāi)大規模儲能，便開(kāi)始重新投入鈉離子電池的研究。實(shí)際上，2006年就有‘發(fā)展大規模儲能鋰資源是否夠用、鋰離子電池能否頂上去’的擔憂(yōu)。”
據胡勇勝介紹，在2010年以后，鈉離子電池的研究才獲得轉機?？萍冀缭阝c離子電池電極材料和電解質(zhì)材料開(kāi)發(fā)、表征分析、儲鈉機制探索和電芯技術(shù)創(chuàng )新等方面不斷取得突破，鈉離子電池學(xué)術(shù)論文發(fā)表數量迅速增加，專(zhuān)利申請數量逐年遞增。
中國仍有主導機會(huì )
隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)、智能電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，鈉離子電池成為各國競相發(fā)展的儲能電池，國內外均有研究機構和企業(yè)試圖在鈉離子電池產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前搶占其市場(chǎng)制高點(diǎn)。
在新一輪儲能電池技術(shù)角逐中，中國有沒(méi)有機會(huì )在全世界率先實(shí)現鈉離子電池商業(yè)化？胡勇勝告訴記者：“隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的普及，需要大量用電，而現有的城市電網(wǎng)配置難以滿(mǎn)足需求，配以大型儲能電站給電動(dòng)汽車(chē)充電是一個(gè)較好的選擇。能量密度不及鋰離子電池的鈉離子電池可能無(wú)法應用于電動(dòng)汽車(chē)。但是，在對電池能量密度要求不高的大規模儲能領(lǐng)域，鈉離子電池是極有前途的技術(shù)。”
在有效彌補鋰離子電池之不足的同時(shí)，鈉離子電池還可逐步替代環(huán)境污染嚴重的鉛酸電池，推動(dòng)國內清潔能源技術(shù)應用邁上新臺階，為國內能源安全和社會(huì )可持續發(fā)展提供保障。
目前，在鈉離子電池基礎研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)速度等方面，中國企業(yè)都處在國際領(lǐng)先地位。因此，中國有機會(huì )獲得國際鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化主導權，引領(lǐng)鈉離子電池技術(shù)發(fā)展趨勢，在全世界率先實(shí)現鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化。
胡勇勝表示，鈉離子實(shí)現電池產(chǎn)業(yè)化是一項浩大工程，需要資金以及各類(lèi)人才的支持。“希望各級政府能夠高度重視鈉離子電池的發(fā)展，做好頂層設計，并且希望有更多的人參與進(jìn)來(lái)。有政府引導市場(chǎng)，以及資金和政策上的支持，鈉離子電池定能在我國開(kāi)花結果。”
