钠离子电池与锂离子电池相比较

　　钠离子电池与锂离子电池相比较

　　钠离子电池与锂离子电池的对比。锂离子电池本身也开始面临着增长的极限，尤其是使用寿命与能量密度的提高越来越困难，所以寻找新的替代技术有了天然的需求。钠资源丰富，开采费用仅为锂的百分之一，因而钠离子电池的研发成为科研人员争相开发的热点领域。

　　钠离子电池与锂离子电池的对比：

　　在寻找锂电池替代品方面，科学家们一直在努力，现在，钠离子电池成为一个新的有前景落地的方向。锂离子电池现在可谓是风头正劲，集万千宠爱于一身，但是在这热闹之下，一场危机正在酝酿，锂离子电池的近亲——钠离子电池正在酝酿夺权。

　　钠离子电池：钠离子电池是一种二次电池（充电电池），主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱出：充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反。

　　钠离子电池最主要的特征就是利用Na+代替了价格昂贵的Li+，因此正极材料、负极材料和电解液等都要做相应的改变，适应Na离子电池。相比于锂元素，钠元素在地壳中的储藏量十分丰富，获得Na元素的方法也十分简单，因此相比于锂离子电池，钠离子电池在成本上将更加具有优势。

　　目前钠离子电池最大的难点是寻找一款稳定的钠离子电池负极材料，传统的锂离子电池负极材料——石墨，能够与Li结合，形成LiC6结构的化合物，理论比容量为372mAh/g，但是石墨仅能储存十分有限的Na离子，这可能是由于Na会首先在石墨表面形成镀层，而不是与石墨形成化合物。

　　钠离子电池虽然能量密度不及锂离子电池，但是由于Na资源丰富，且十分容易获得，加之目前碳酸锂价格高涨，因此从长远来看，Na离子电池仍然具有十分广泛的应用前景，在一些对能量密度要求不高的领域，例如电网储能、调峰，风力发电储能等方面还是具有应用前景的。

　　与锂离子电池相比，钠离子电池具有下列优势：

　　首先，与锂相比，钠具有相似的理化性质，且储量丰富，价格低廉；

　　其次，原理上，钠离子电池的充电时间可以缩短到锂离子电池的1/5；

　　第三，由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液，可降低成本；

　　第四，钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可降低成本和电池重量。

　　据了解，目前钠离子电池的能量密度只能达到120瓦时/公斤。所以，在能量密度这一技术指标上，钠离子电池还不能与锂离子电池相提并论，因为锂电池的能量密度300瓦时/公斤以上。

　　从能量密度的角度来说，现在的钠离子电池只能达到锂电池的一半以下，因此钠离子电池目前只能用在低速电动车、电动船、家庭储能等对能量密度要求较低的领域，目前还不能用钠电池做出高速电动汽车。

　　锂电池和钠电池的区别主要有：

　　1、电池内部电荷载体的不同，锂离子电池是通过锂离子在正负极之间移动、转换实现充放电的，而钠离子电池则是由钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移的，其实二者的工作原理是相同的。

　　2、两者离子半径不同，这半径差别导致钠离子电池的性能远远不及锂离子电池；锂离子的负极可以使石墨，但是钠离子几乎不能再石墨中脱嵌/嵌入，容量很小；其他碳材料经过处理最多可以达到差不多300多毫安时；离子在正极中的容量很小，只有一百多毫安时；钠离子在正负极中嵌入/脱嵌阻力很大，源于半径大；可逆性差，不可逆容量损失大。

　　钠离子电池是未来储能电池的重要发展方向之一。随着钠离子研发技术的不断进步，钠离子电池的商业化进程会不断加快，也许提前布局这一领域有望在新能源电池领域抢得先机。当然现在说钠离子电池取代锂电池似乎为时尚早。

　　因此，仍有诸多问题亟待解决，实现大规模、高安全性、低成本、高能量、高功率密度和长寿命的目标，方能实现钠离子电池的产业化。

　　钠离子电池原理

　　钠离子电池（Sodium-ion battery），是一种二次电池（充电电池），主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。

　　在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱出：充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反。新款18650钠离子电池，借助了钠离子转移（而不是锂离子）来存储和释放电能。

　　研究人员将这种特定的材料定位商业机密，LITEN合作研究员Loïc Simonin指出：“其能量密度可与磷酸铁锂等锂离子电池相匹敌”。

　　钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐，相较于锂盐而言储量更丰富，价格更低廉。由于钠离子比锂离子更大，所以当对重量和能量密度要求不高时，钠离子电池是一种划算的替代品。

　　与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势有：（1）钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；（2）由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液（同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20%左右）降低成本；（3）钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8%左右，降低重量10%左右；（4）由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。