储能界新星

徐鹏晖

2021年7月，工信部表示将大力推动钠离子电池的产业化应用。此后不到一个月，中国便发布了第一款商用钠离子电池产品。钠离子电池相比于生活中常见的锂离子电池有哪些特点？作为一种新能源技术，钠离子电池又将如何助力“双碳”目标呢？

钠离子电池，是指利用钠离子作为电池内部的电荷主要载体的电池。钠离子电池和锂离子电池基本出现于同一时期，甚至可以说是同根同源。锂离子电池因在充放电时锂离子在正负极之间来回移动而被称为“摇椅电池”，而钠离子电池也属于“摇椅电池”。在放电时，钠离子从负极材料中脱出，向正极移动;而在充电时则相反，钠离子从正极材料中脱出，向负极移动。它的内部结构也和锂离子电池类似，基本结构也是负极材料-电解液/隔膜-正极材料。其中，正极材料和负极材料为含钠离子的金属氧化物、普鲁士蓝类化合物、碳-金属氧化物复合材料、硬碳材料等。

与锂离子电池相比，钠离子电池有怎样的优势呢？首先，钠离子电池的安全性更好，一般不会出现爆炸、起火燃烧等情况。其次，钠离子电池能够在低温环境下实现较好的电量保持，在室外储能场景也有广泛的应用前景。像手机基站、航道信标、共享电动车等需要在室外环境下长期工作的机器，如果采用锂离子电池，在天气冷的情况下供电能力会大受影响;而如果采用铅酸电池，则会面临环境污染问题。因此，钠离子电池成了优秀的候选者。最重要的一点，钠离子电池天然具有低成本的优势。在地球上，目前已探明的锂资源量总共只有8600万吨左右，相较之下，对钠离子的获取中占主导地位的食盐产量要大得多，2020年全球盐产量在2.7亿吨，是锂资源量的3～4倍之多。

日常生活中最容易见到的含钠离子的物质就是厨房里的食盐了。食盐中的钠离子，在常温下是不导电的。这是因为食盐中的钠离子都以离子晶体的形式存在，不能携带电荷长距离自由移动。不过，当食盐溶于水后，钠离子没有了晶体结构的束缚，就可以在水中自由移动传导电荷了。

钠离子电池成本低，且原材料获取相對容易，因此适合规模化应用，最合适的应用场景之一就是储能电站了。为实现“双碳”目标，各种清洁能源发电站在中国如雨后春笋般建立起来，如太阳能光伏发电站、风力发电场、潮汐能电站、水电站等。但它们都面临一个问题：因为种种客观条件限制，很难做到像火力发电厂那样持续稳定输出电能，而不断波动的电能输出又会对电网调度造成不利影响。这时，储能电站的优势就体现出来了，储能电站就如同水库一样，将时间上分配不均匀的电能输入储存起来，然后提供持续稳定的电能输出。储能电站同样还可以用在城市里，用来缓解白天和夜晚峰谷用电的压力。

储能电站将时间上分配不均匀的电能输入储存起来，然后提供持续稳定的电能输出

相信在不远的将来，钠离子电池就会出现在我们生活中的各个角落，为中国的“双碳”目标贡献自己的力量。

（责任编辑 / 黄盈盈   美术编辑 / 韦英章）