钠离子电池有前途吗（天津力神普通工人待遇钠离子电池的主要优势)
钠离子电池的主要优势
目前，锂离子电池产业化成熟度高、应用范围广，已逐渐主导整个电化学储能领域。
而钠离子电池的工作原理又与锂离子电池具有较大的相似性。
因此，本文将以锂离子电池作为主要参照，分别从宽温域、安全性、功率性能以及成本等多个方面分析探讨钠离子电池的优势。
1 具有宽温域优势，在低温环境下容量保持率更高
首先，钠离子电池可以采用具有稳定相结构的磷酸盐化合物、普鲁士蓝和硬碳等全气候电极。
这类电极本身具有更好的宽温域特性，即低温特性和热稳定性俱佳。
其次，钠离子相较锂离子具有更大的离子半径，在电极/电解液界面处发生嵌入、脱出反应时的溶剂化和去溶剂化过程更为容易，而溶剂化和去溶剂化过程则是影响电池低温性能的关键反应步骤之一，故钠离子电池的电解液具有更好的低温特性。
因此，从电极和电解液两方面来看，钠离子电池的低温性能都更好，同时也容易实现更宽的工作温度区间。
据报道，以碳包覆的Na3V2(PO4)3复合材料为电极的钠离子电池可以在-30℃～55℃的温度范围内表现出优异的电化学性能。
与之对比，目前锂离子电池对低温环境的适应性较差，在低温下会出现可放电电量明显减少且无法正常充电的问题，需要使用温控装置来加热和保温。
在低温环境下使用钠离子电池则可明显减少需要加热的情况，从而提高电储能系统的能效和可维护性；甚至在大多数场景下无需配备加热或保温装置，从而可减小电储能系统的体积和重量，以提高相关武器装备的机动性。
2 具有高安全优势，热失控发生概率低、危险性小
电池的燃烧、爆炸等安全事故大多是由于电池内部的热量无法及时排出，使得电池内部的有机电解液燃烧，从而引发热失控造成的。
提高电池的安全性，就是要一方面降低热失控的发生概率，另一方面降低热失控的危险性。
首先，相较锂离子电池来说，钠离子电池的正极材料在高温下具有更好的稳定性，且容易通过添加不易燃烧的钠盐溶剂和阻燃添加剂使得电解液难以燃烧，因此可大幅度降低电池热失控发生的概率[12]。
此外，相较锂离子电池来说，钠离子电池的能量密度较低，如果某钠离子电池发生了热失控，其在短时间内释放出来的能量更少，更容易采用被动安全技术来防止电池系统进一步发生热失控蔓延。
因此，即使单个钠离子电池发生了热失控，其险情也容易控制，对整个电池系统造成的危险性更小。
综合以上两个方面，使用钠离子电池将大幅提高电储能系统的安全性。
需要特别指出的是，由于锂离子电池低温性能较差，其在低温环境下充电容易发生析锂副反应；而副反应中沉积的锂金属除了会迅速消耗电解液，加速电池老化之外，还容易生长成锂枝晶，可能刺穿隔膜，导致电池内短路。
因此，在寒区使用锂离子电池将比温区具有更高的安全隐患和更低的使用寿命，未来在寒区推广钠离子电池将具有更为显著的安全意义
3 具有高功率优势，充放电倍率更高
钠离子电池与锂离子电池的充放电反应过程十分相似。
在充放电过程中，锂/钠离子的溶剂化和去溶剂化过程、电解液的离子导电率以及正负电极材料的扩散特性等因素决定了电池的内阻和功率性能。
一方面，与锂离子相比，钠离子的溶剂化和去溶剂化过程更为容易，使得钠离子电池的电荷转移内阻相对更小。
另一方面，由于钠离子具有更大的离子半径，使得钠离子电池的电解液中阴阳离子之间的相互作用较弱，电解质钠盐可以更好地溶解在溶剂中，从而能提供更高的导离子率，因此钠离子电池的电解液内阻相对更小。
此外，许多钠离子电池的电极材料内阻较小，容易实现更高的倍率性能。
据报道，以碳包覆的NaCrO2材料为电极的钠离子电池可以实现150 C的充放电倍率，相当于在24 s内实现完全的充放电[13]。
综合以上方面，钠离子电池具有更好的功率性能，能以更大的充放电倍率进行工作。
4 钠资源十分丰富，有望降低电储能成本
锂资源丰度有限且分布不均，主要位于南美洲等政治敏感地区以及我国的偏远地区，运输风险或开采成本较高。
相比之下，钠资源储量丰富且分布均匀、提炼简单，其在地壳中的元素丰度是锂的1300倍以上。
因此，钠资源本身成本更低。
此外，锂离子电池的正极材料主要包括LCO、NCA、NCM等，这些材料含有Li、Co、或Ni等元素，在地壳中含量有限。
而钠离子电池的正极材料主要为金属氧化物、普鲁士蓝类化合物等，其原材料主要以铁和锰为主，资源丰富且成本低廉。
在电解液的制备中，钠盐加工成本也远低于锂类化合物。
此外，锂离子电池的正/负极集流体需要分别使用铝箔和铜箔，而钠离子电池的正/负极集流体可以只使用铝箔，铝箔的成本相对铜箔也更低，可以进一步降低电池成本。
据报道，在相同容量和电压的情况下，无论是金属氧化物型钠离子电池，还是普鲁士蓝型钠离子电池，其成本均低于目前的磷酸铁锂电池[14]。
5 钠离子电池发展现状及问题
虽然钠离子电池具有诸多优势，但目前产业化尚处于初期阶段，技术路线百花齐放、尚未成熟。
当前，国内外多家高科技公司从事钠离子电池的研发与生产，分别在层状氧化物和普鲁士蓝等正极材料、碳基和钛基等负极材料，以及有机和水系等电解液方面积极布局，并已初步形成量产能力。
部分钠离子电池领先公司的技术与产品发展情况如表2所示。
目前，钠离子电池的发展主要还存在两个方面的问题。
5.1 能量密度偏低
相较锂离子而言，钠离子具有更大的质量和离子半径，导致钠离子电池在能量密度上处于劣势。
根据最新报道，天津力神电池股份有限公司已推出300 Wh/kg以上的三元锂离子电池；亿纬锂能已推出180 Wh/kg左右的磷酸铁锂电池；国轩高科计划推出200 Wh/kg以上的磷酸铁锂电池。
目前公开报道的钠离子电池能量密度最高仅为160 Wh/kg。
下一代钠离子电池的能量密度期望提升到200 Wh/kg。
以上数据说明，在当前技术条件下，钠离子电池相较三元锂离子电池和磷酸铁锂电池来说，能量密度偏低。
但是，考虑到未来几年钠离子电池的工艺制造水平将迅速提升，而且产业化成熟度也将逐渐提高，未来钠离子电池的能量密度可能对磷酸铁锂电池构成一定竞争力。
表2 部分钠离子电池领先公司的技术与产品发展情况
5.2 技术路线还未完全成熟
钠离子电池的技术路线相对不成熟，多种材料体系并驾齐驱，这导致钠离子电池的研发力量比较分散。
目前，国内外在硬碳负极储钠机制、匹配正负极材料的新型电解液等重要问题的研究上还存在较大不足。
此外，国内外尚未建立钠离子电池的行业标准和技术规范，这也不利于钠离子电池的技术体系发展、产品推广和成本降低。
相对缺乏规模化的生产线，也导致当前钠离子电池的正负极和电解液材料的制备成本仍然较高，供应渠道不够稳定。
不过，随着国家政策扶持和大型厂商的推动，钠离子电池正在快速发展。
例如，中科海纳、宁德时代等国内电池厂商已启动钠离子电池产业化布局，2023年将基本形成产业链，并首先向低速电动车、固定储能等应用场景发力。
6 钠离子电池寒区电储能应用发展建议
目前，铅酸电池和锂离子电池被广泛应用在军事电储能领域，但二者在低温环境下性能衰减严重，难以较好地解决寒区的军事电储能问题。
相较来说，新兴的钠离子电池虽然在能量密度和技术成熟度方面还存在一定不足，但在安全性、低温性能、功率性能和生产成本等方面具有优势，可为解决寒区军事电储能问题提供新的选择方案。
图2使用雷达图直观对比了钠离子电池与常用的磷酸铁锂电池和铅酸电池的相关技术指标。
其中，钠离子电池的技术指标主要参考宁德时代和中科海纳等国内公司公开报道的数据。
除了低成本和安全性优势略低于铅酸电池外，钠离子电池的能量密度、功率密度、循环寿命和低温性能均远超铅酸电池。
随着钠离子电池的大规模量产，其生产成本将逐渐接近铅酸电池。
并且，钠离子电池的安全性已经满足了绝大多数军用需求，Natron Energy等公司的技术路线甚至完全避免了热失控风险。
因此，钠离子电池将首先在军事电储能应用上对铅酸电池进行替代。
此外，钠离子电池与磷酸铁锂电池相比，只在能量密度上还具有一定劣势，而在安全性、低温性能和成本方面，将具有明显优势。
因此，钠离子电池将更适用于寒区的军事电储能应用。
图2 钠离子电池与磷酸铁锂电池、铅酸电池的性能指标对比
总体来说，钠离子电池在安全性、低温性能、功率性能和成本等方面均具有较大优势，极有可能为寒区军事电储能应用带来新的发展机遇。
为此，根据钠离子电池的发展现状，以下将分别从钠离子电池的技术路线布局与推广应用示范两个方面给出建议。
