钠离子电池

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

简介钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。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。

钠离子电池研究最早开始于上世纪八十年代前后，早期被设计开发出来的电极材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2电化学性能不理想，发展非常缓慢。寻找合适的钠离子电极材料是钠离子储能电池实现实际应用的关键之一。近几年来，根据钠离子电池特点设计开发了一系列正负极材料，在容量和循环寿命方面有很大提升，如作为负极的硬碳材料、过渡金属及其合金类化合物，作为正极的聚阴离子类、普鲁士蓝类、氧化物类材料，特别是层状结构的NaxMO2（M= Fe、Mn、Co、V、Ti）及其二元、三元材料展现了很好的充放电比容量和循环稳定性。1

研究历史关于钠离子电池的研究从上世纪80年代就已经开始，这项研究的主要目的就是试图找出比锂离子更加廉价、高效的电池技术。

由于钠离子相对更大，需要更大的能量来驱动离子的运动，这方面一度是新电池技术最头疼的问题，直到科学家们像碳芯电池一样，采用碳作为驱动截止，使得钠离子电池的能效可以达到锂电池的7倍之多，而且可循环充电的次数更多。此外，钠离子的液态记忆这项难题现在也被攻克。1

进展2015年11月30消息，法国一支研究团队已经在可充电电池材料上取得了一项重大进步，“18650”锂电池被普遍用于笔记本、LED手电、以及特斯拉Model S汽车等设备上，但法国国家科学研究中心的研究人员们首次开发出了业界标准的18650规格的钠离子电池。

上海交通大学马紫峰教授研究小组在国家自然科学基金委和国家973计划支持下，从工业化应用角度出发，采用氧化石墨烯对[Na2/3[Ni1/3 Mn2/3]O2电极进行修饰改性，制备了无粘结剂的高电导特性的柔性电极，在0.1C至10C充放循环条件下，获得良好的容量和循环性能。该研究小组还采用廉价的普鲁士蓝类材料（NaMFe(CN)6），通过优化晶体内部分子结构，构筑了高容量、长循环寿命的钠离子电池正极材料。其比容量高达118.2 mAh/g （10 mA/g）。在国际上首次将该材料与硬碳负极材料制备了储能型钠离子电池的原型电池，其能量密度达到了81.72 Wh/kg，是铅酸电池的2倍，为储能型钠离子电池工业化奠定良好的技术基础。2

详细新款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。

研究人员目前将这种特定的材料定位商业机密，但原型电池的性能已经让人大开眼界。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”。2

优势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。2

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学