講到電動車，人們第一時間肯定會想到動力電池，它作為電動車的心臟，成本接近整車的百分之四十，因此如果要擴大電動汽車的使用規模、降低電動車制造成本，研究如何降低動力電池成本理論上是可行的。

說到降低電池成本，大家第一時間肯定會想到鋰離子電池。不過除了與鋰離子電池斗爭到底外，電動車產業其實還存在著第二條路可走——那就是改用鈉離子電池。

所謂鈉離子電池，正極一般由鈉離子層狀氧化物等構成，負極則為硬碳，替代鋰電使用的石墨，電解液為鈉離子化合物，它跟鋰離子電池一樣都是二次電池，即可以循環充電的充電電池。二者起步發展時間相近，只是鈉離子電池與鋰離子電池相比起來發展時遇到的瓶頸更多，因此長年名聲不顯。

不過鈉離子電池始終有著自己獨家優勢，因為科學家并沒有放棄它，反而專心鉆研近年來取得了不少突破，被不少知名廠商納入眼底甚至推出相關產品。比如說數月前國內電動電池龍頭企業寧德時代就宣布要在七月左右發布鈉離子電池，徹底引爆了業內關于鈉離子電池是否能在動力電池界占據一席之地的討論。

既然兩者都可用作動力電池，就注定會被相提并論。那到底鈉離子電池具備什么優勢，它有沒有機會取代部分鋰離子電池呢？接下來就來一起看看它的優勢與缺點。

鈉離子電池的優勢

首先是安全性，鈉離子電池的熱失控溫度比鋰離子電池更高，與水直接發生接觸產生化學反應的時間也相當緩慢。并且有研究人士表示，鈉離子電池雖然和鋰離子電池一樣不能過充，但是卻可以過放，在長期保存中更加安全。

其次是成本，這也是鈉離子電池最重要的優勢。鈉離子電池正極材料的原料鈉資源在地殼中的儲量極其豐富，地殼豐度是鋰的1000倍以上，而且遍布全球，不像鋰資源75%都集中在了美洲，因此成本上會大大降低，而且價格十分穩定。此外，由于鈉離子不會與鋁形成合金，因此鈉離子電池的負極可以用金屬鋁箔作為集流體，成本比鋰離子電池的銅箔更低。不過鈉離子因為半徑較大，所以負極材料要嵌入離子就比較困難一些，所以負極材料的成本會比鋰離子電池貴一些。

不過總體來說，如果儲存相同的能量，鈉離子電池成本會比鋰離子電池少30%~40%（如下圖）。除此之外由于電池結構相似，現有的大部分鋰離子電池生產設備可直接投入到鈉離子電池生產中，在成本控制方面更進一步。

鈉離子電池的缺點

首先是能量密度，鈉離子的離子半徑大于鋰離子，導致鈉離子無法嵌入石墨材料，需采用硬碳或其他負極材料，能量密度低于石墨材料。而且主流的鈉離子電池正極材料的理論能量密度不及三元鋰，實際能量密度較磷酸鐵鋰低。

其次是充放電效率，更大的尺寸使鈉離子很難嵌入發生化學反應所在的電極晶體結構中，導致鈉離子的移動速率就比較慢，影響鈉離子電池充、放電速率。

最后是壽命，由于鈉離子嵌出電極的晶體結構也較難，導致電池可逆性差，多次充放電后的能量密度下降速度快。目前鈉離子電池的充放電次數大約為1000+次，而鋰離子電池足足達3000+次，所以它還有很大的改進空間。

總的來說，鈉離子電池雖有缺點，但綜合性能依舊顯示出多重優勢，業界應該努力進一步提升鈉離子電池的能量密度，使鈉離子電池向著低成本、長壽命、高比能和高安全的方向邁進。

鈉離子電池的應用與未來發展

鈉離子電池的能量密度大概介于鉛酸電池和鋰離子電池之間，約100~150Wh/kg，遠高于鉛酸電池（30~50Wh/kg），但比鋰離子電池低不少（150~250Wh/kg）。所以鈉離子電池要取代鉛酸電池是綽綽有余的，但是要取代鋰離子電池還有難度。未來應用場景或主要集中于儲能（風力電站、太陽電站、家庭儲能等）、低速新能源車（物流車、農具車等）及小動力領域，而鋰離子電池仍是新能源汽車電池主流技術路線。

目前多個先進國家或是國際知名廠商均積極投入鈉離子電池研發，如美國PNNL、SNL國家實驗室、日本產業技術綜合研究所、日本豐田汽車等。2009年后美國已成立兩間以鈉離子電池產品為主的新創公司，其產品目的主要為開發目標為成本售價達到美國能源部對于儲能電池的終極目標并實現大型量產化生產，以結合再生能源使用，利于擴大再生能源的普及率。

日本東北大學與美俄合作，在2014年發表鈉離子電池的固態電解質有新進展的研究，能使鈉離子電池降低操作溫度至110℃左右；2015年日本東京大學的研究團隊發現鈦和碳所構成的層狀化合物，可脫嵌大量的鈉離子，對于快速充電和穩定性都有很大的突破；在2014年IEEE Spectrum有石墨烯復合材料提供鈉離子電池關鍵性的補救方法。

總而言之，若能突破操作溫度和改良電極添加物以增進電極的脫嵌能力，鈉離子電池無疑是極具商用價值的未來電池。但在國內，鈉離子電池產業鏈的完善、產品系列的豐富、性能的成熟、標準的制定、市場的認可等方面仍然有很長的路要走，按照常規的節奏需要5-10年時間。目前，寧德時代的加入以及雙碳目標的制訂，可以大大加速這個過程，3年以后產業或將成熟。

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