2022年12月上旬多则报导宁德时代拟于2023年量产钠离子电池，似乎其效能已可与锂离子电池并驾齐驱，又颇具价格竞争力，钠离子电池会不会取代锂离子电池统治电动车市场，市场是否要变天了？以下我们来深入了解钠电池的各项指标。
国内企业如宁德时代，国轩高科、忆纬锂能、比亚迪等都在研究钠离子电池；甚至已有几家企业准备量产，笔者觉得即使真的那麽快能够装上电动汽车，但要能独立驱动电动车还是有一段距离，那为什麽钠电池会突然这麽火红呢？
钠离子电池火红的原因有三：
电池级的碳酸锂价格持续高涨，且价格掌握在产出国手中，国内70%以上的锂依赖进口，因此有必要寻求一个触手可及且平价替代产品。
钠锂子电池与锂离子电池基本原理上可以说是相当雷同，现有的锂离子电池技术体系绝大部分是可以平移到钠锂子电池的，比起开发一个全新的电池，其成本更低耗时更短。
目前锂电池的安全性及部分缺点，似乎可经由钠锂子电池来彻底规避或克服，综合考量其技术可行性与成本差异，与其死守锂离子电池，不如换条途径。
锂离子与钠离子电池可以说是一对孪生兄弟（请参考钠电池工作示意图），都是靠金属离子在正负极之间来回穿梭，早在70年代的两种电池就同步被发明出来，但是在后期发展过程中钠锂子电池没有找到合适的负极材料，但锂离子电池的正负极材料、隔离膜、电解液等方面均获得了技术突破，并在1991年被Sony商业化了，至今锂离子电池已经进入量产阶段，加工，生产，封装技术都比较成熟煞。然而，把锂离子换成钠离子就同样可以量産了吗？是可以，但是这样生产出来的电池是无法单独用来驱动电动车的。
钠锂子电池能否取代锂离子电池？我们由七个方向进行探讨：
一、钠离子的绝对优势就是成本。正极的原材料碳酸锂近日价格是57万美元/吨，而碳酸钠的价格不到3千美元/吨，而且钠盐有着更出色的电导率，所以降低电解液的浓度时也降低了成本。同时钠离子电池的正负极都可以使用铝，成本可再压低。如果钠离子电池能够做到跟锂离子电池相同的效能，电动车的价格应该可以降低50%。
二、钠离子电池并非单纯的替换一个锂离子即可，在正负极材料有相当大的改变；与锂离子电池正极材料类似，有3类：
第1类是「层状过渡金属氧化物」（layered transition metal oxide），如锂离子电池中某某酸锂（镍/钴/锰/酸锂）等，钠离子电池对应的是某某酸钠，所使用的过渡元素包括锰/镍/铬/铁/钛/钒等。但是与钴酸锂并不一样，钠离子的单层金属氧化钠并不稳定，所以必须要掺杂其他金属，形成多元材料才能更加稳定，譬如英国有家公司采用锰/镍/钛/镁四元层状结构，能量密度达到160Wh/kg；又譬如国内某家公司采用的是铜/铁/锰三元方案，能量密度可以做到135Wh/kg。
第2类正极材料为「普鲁士类化合物」即为过渡金属六氰基铁酸盐，化学式如下NaxMa[Mb(CN)6]，Ma={Fe, Mn, Ni}，Mb={Fe, Mn}，这种材料的结构开放性比较好，更加有利于钠离子的嵌入与脱出，但是由于一些副作用其稳定性和循环效能还是需要再改善。宁德时代对这种材料深入研究，经过测试新研发的材料其电池能量密度可达到160Kw/kg。
第3类是「阴离子化合物」NaxMy[(XOm)n-]z，M为多价态的金属离子如铁/钒等，X为磷/硫等元素。这种材料呈现出3D网状结构，工作电压高循环效能较好，但是能量密度比较低。以上三种正极材料各有优劣，而且都有厂家在研究，最终哪种会形成主流目前还不得而知。
表2. 正极材料三条路线各有千秋，层状氧化物有望率先应用
（文长待续）
「钢铁博士」牟金禄专精于地球与环境科学，投身钢铁产业33年，熟稔钢铁冶炼，于2020年退休后重执书本于国立清华大学修读第二个博士学位，目前是昇阳电池公司资深顾问。
