儲能界新星

徐鵬暉

2021年7月，工信部表示將大力推動鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。此后不到一個月，中國便發(fā)布了第一款商用鈉離子電池產(chǎn)品。鈉離子電池相比于生活中常見的鋰離子電池有哪些特點？作為一種新能源技術(shù)，鈉離子電池又將如何助力“雙碳”目標(biāo)呢？

鈉離子電池，是指利用鈉離子作為電池內(nèi)部的電荷主要載體的電池。鈉離子電池和鋰離子電池基本出現(xiàn)于同一時期，甚至可以說是同根同源。鋰離子電池因在充放電時鋰離子在正負(fù)極之間來回移動而被稱為“搖椅電池”，而鈉離子電池也屬于“搖椅電池”。在放電時，鈉離子從負(fù)極材料中脫出，向正極移動;而在充電時則相反，鈉離子從正極材料中脫出，向負(fù)極移動。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也和鋰離子電池類似，基本結(jié)構(gòu)也是負(fù)極材料-電解液/隔膜-正極材料。其中，正極材料和負(fù)極材料為含鈉離子的金屬氧化物、普魯士藍類化合物、碳-金屬氧化物復(fù)合材料、硬碳材料等。

與鋰離子電池相比，鈉離子電池有怎樣的優(yōu)勢呢？首先，鈉離子電池的安全性更好，一般不會出現(xiàn)爆炸、起火燃燒等情況。其次，鈉離子電池能夠在低溫環(huán)境下實現(xiàn)較好的電量保持，在室外儲能場景也有廣泛的應(yīng)用前景。像手機基站、航道信標(biāo)、共享電動車等需要在室外環(huán)境下長期工作的機器，如果采用鋰離子電池，在天氣冷的情況下供電能力會大受影響;而如果采用鉛酸電池，則會面臨環(huán)境污染問題。因此，鈉離子電池成了優(yōu)秀的候選者。最重要的一點，鈉離子電池天然具有低成本的優(yōu)勢。在地球上，目前已探明的鋰資源量總共只有8600萬噸左右，相較之下，對鈉離子的獲取中占主導(dǎo)地位的食鹽產(chǎn)量要大得多，2020年全球鹽產(chǎn)量在2.7億噸，是鋰資源量的3～4倍之多。

日常生活中最容易見到的含鈉離子的物質(zhì)就是廚房里的食鹽了。食鹽中的鈉離子，在常溫下是不導(dǎo)電的。這是因為食鹽中的鈉離子都以離子晶體的形式存在，不能攜帶電荷長距離自由移動。不過，當(dāng)食鹽溶于水后，鈉離子沒有了晶體結(jié)構(gòu)的束縛，就可以在水中自由移動傳導(dǎo)電荷了。

鈉離子電池成本低，且原材料獲取相對容易，因此適合規(guī)模化應(yīng)用，最合適的應(yīng)用場景之一就是儲能電站了。為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，各種清潔能源發(fā)電站在中國如雨后春筍般建立起來，如太陽能光伏發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電場、潮汐能電站、水電站等。但它們都面臨一個問題：因為種種客觀條件限制，很難做到像火力發(fā)電廠那樣持續(xù)穩(wěn)定輸出電能，而不斷波動的電能輸出又會對電網(wǎng)調(diào)度造成不利影響。這時，儲能電站的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，儲能電站就如同水庫一樣，將時間上分配不均勻的電能輸入儲存起來，然后提供持續(xù)穩(wěn)定的電能輸出。儲能電站同樣還可以用在城市里，用來緩解白天和夜晚峰谷用電的壓力。

儲能電站將時間上分配不均勻的電能輸入儲存起來，然后提供持續(xù)穩(wěn)定的電能輸出

相信在不遠的將來，鈉離子電池就會出現(xiàn)在我們生活中的各個角落，為中國的“雙碳”目標(biāo)貢獻自己的力量。

（責(zé)任編輯 / 黃盈盈? ?美術(shù)編輯 / 韋英章）