電池的未來方向——高溫鈉電池

鋰離子電池目前廣泛應用于智能手機和電動汽車等領域，但生產(chǎn)鋰電池的原材料鋰和鈷儲量有限，回收利用要求較高。為了助力實現(xiàn)我國的雙碳目標，科研人員一直致力于開發(fā)材料更加便宜易得的鈉基電池。

鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相同、制造工藝相似，而且具有資源豐富、成本低廉、安全性能好等特點。鈉基電池的主要物質(zhì)鈉可以從海水中提取，所以不僅資源豐富，而且鈉基電池的生產(chǎn)過程也可比鋰電池更加環(huán)保。

高溫鈉電池主要包括兩種類型的鈉電池體系，分別是鈉硫電池和ZEBRA電池。這兩種電池體系的原理比較相似，都是可以實現(xiàn)鈉離子導電的陶瓷電解質(zhì)作為離子交換的隔膜，并將金屬鈉或者化合物形式的鈉作為電價變化的活性物質(zhì)制造的二次發(fā)電電池。

目前廣泛應用的鋰離子電池，一般使用的最高溫度不能超過60度。中科院物理所長三角物理研究中心的科研人員研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的鈉離子電池，通過材料體系和電解液的優(yōu)化，可以有效解決電池高溫循環(huán)的問題，拓寬電池使用溫度區(qū)間，并且提高使用壽命。

目前中科院物理所長三角物理研究中心已經(jīng)對改良的鈉電池進行了高溫循環(huán)安全性試驗，80度循環(huán)達到了100周，保持率達到99%以上的水平，與此同時，科研團隊通過100多次安全性實驗，從近百種電解液中優(yōu)化出了兩種配方。

未來鈉電池的市場前景也非常廣闊。由于鋰鹽是上游礦產(chǎn)，資源建設擴產(chǎn)都需要一定時間周期，新建產(chǎn)能短期內(nèi)很難釋放，這些都容易造成價格的波動。

日前，國家能源局綜合司發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》，提出中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池。鈉離子電池所需的鈉資源豐富、成本低，且無過放電特性，安全性能更好，再加上中大型電化學儲站對電池能量密度要求不高，能量密度偏低的水系鈉離子電池也有應用空間，因此鈉離子更有望在中大型電化學儲能領域嶄露頭角。

中國科協(xié)科普部

新華網(wǎng)

聯(lián)合出品