掌中牟的永续新知／钠电池取代锂电池统治电动车，颠覆还是炒作？（下）

三、关于负极材料，锂离子电池的负极材料是石墨，钠离子由于尺寸大，无法嵌入石墨中，如果要用石墨则必须提高石墨的层间距离，此举显然会增加制造成本，同时降低负极的结构稳定性，而且技术可行性低。

钠离子电池最好的负极材料是无定形碳，分为硬碳（难石墨化碳材）和软碳（易石墨化碳材），硬碳被认为是最好的负极材料，其在钠离子电池的单位能量密度比较高，约为200~450 mAh/g，而石墨在锂离子电池的能量密度为375 mAh/g，性能上是可以互相媲美的。惟其价格很高，大约在10万至20万美元/吨之间，这是钠离子电池往后在普及化时需要进行成本优化的一个关键。（请参考表3）

表3. 负极材以硬碳为主流(b)

石墨：3~7万美元/吨；硬碳：日本进口约20万美元/吨。

四，关于钠离子电池的性能，它没有「过放电」的问题，理论上可以放电到0 volts. 而锂离子电池是不能够被完全放电的，如果锂离子完全脱出，那麽负极石墨的层间结构可能会坍塌影响锂离子的二次嵌入。其次是钠离子电池低温性能是远优于锂离子电池，在零下20度依然保持90%以上的供电保持率，在零下40度依然还有70%以上的保持率，在冬天里电动车的无法续航问题将不复见。

五、钠离子与锂离子电池的「电解液」相同，都是采用碳酸酯类的有机溶剂，但是「电解质」的选择就有所区别，钠离子电池同样也可以采用类似于锂离子电池的六氟磷酸锂，采用六氟磷酸钠。目前产业都在推行电解质的无氟化，钠离子电池可以采用成本更低的高氯酸钠。

氯酸钠也一直是被视为钠锂离子电池的标准盐且非常的便宜，对于大规模储能的应用来说的是非常合适的。但是因为高氯酸盐是强氧化剂，溶于有机物质会产生强烈的化学反应，所以无论是高氯酸钠还是高氯酸锂都还没有真正成为电解质的首选。

六、前面我们提及钠离子电池的电导率更高，扩散能力更强，此即意味着他的倍率性能越好（C-rate），现在的钠离子电池至少具备3C的充放电倍率，功率输出会更强，大功率快充速度也会更快。但能量密度是比较关键的因素，如果能量密度也低的话，为了实现同样的续航力，可能要多增加几个模块。

钠是周期表第11号元素，原子量是22.9g/mole，它在氧化还原反应中只能携带一个电荷，与锂元素为6.9g/mole的原子量携带一个电荷相比显然不占优势。从实际产品来看到钠离子电池目前能量密度普遍在100~150Wh/kg左右，锂离子电池为120~180Wh/kg，彼此间还是有差距的。但是随着对于正极材料的开发，钠离子电池能量密度们也会持续提升，如果能够做到跟磷酸铁锂一个水准，应该就具备了独立驱动电动车的资格。

七、未来的策略是要把钠离子电池与锂离子电池整合起来，组成一个混合电池来间接降锂离子电池的成本，在可见的一段时间内，大家应该还是不放心纯粹使用钠离子电池来驱动车辆的。再考虑安全性能这一点，钠离子电池遭遇短路时瞬间发热量比锂离子要小温升较慢，因此相对安全一点。

此外，钠锂离子产生枝晶的概率相对较低，所以能进一步增强安全性，但是负极上被还原出来的金属钠如果遇水的话也会引起起火爆炸，所以它只是相对安全一些。

整体来说钠锂子电池在正负极材料电解液的研究上，还有很多的节点需要进行优化，当然这个难度主要体现在动力电池的运用上。如果是大规模储能系统的话，成本是第一要素，此时他它的竞争对手是铅酸电池而不是锂离子电池，笔者的结论是比较保守的，我不认为钠离子电池能够取代锂离子电池，与锂离子电池的搭配使用来降低整个电池组的成本反而较为可行。（图2）

图-2. 钠电池未来应用场景，取代铅酸电池后续切入储能与低速轻型电动车市场

一个重要观点是：动力电池之间竞争的核心一定是性能而不是成本，一定是先有性能再降低成本，而不是先降低成本再来提高性能。 如果仅仅为了成本而放弃性能，这就有点本末倒置了。

本文参考Youtube「大刘科普」数据，并感谢林琮佑先生提供第四届产业论坛电「池技术发展与布局」相关数据供参考。以下提供钠离子产业链及上下游供应链(a)，供参考。