钠离子电池的工作原理与分类

你是否曾经想过，我们日常生活中常见的食盐，有一天会成为推动科技进步的关键元素？随着科技的发展，一种新型电池——钠离子电池，正在逐渐进入我们的视野。那么，钠离子电池究竟是什么？它又将如何改变我们的生活呢？

1钠离子电池是什么？

钠离子电池是一种使用钠离子作为电荷载体的可充电电池。该电池主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，包括正极、负极、电解液，隔膜、集流体五个部分。与我们熟知的锂离子电池相比，钠离子电池的主要区别在于其使用钠元素而非锂元素作为主要活性物质。 

2钠离子电池的发展背景

为什么钠离子电池发展突飞猛进？我们从两个方面加以分析。   1.锂离子电池发展存在的主要矛盾

我国“3060”碳中和目标，促使新能源产业得到大力发展。锂离子电池得到成熟应用。全球锂资源需求大增。导致锂供给不足。锂比较稀有，而且只在少数国家开采。从全球的范围看，锂资源短缺的趋势愈发明显。

锂是挥发性金属，易燃或爆炸。锂离子电池存在一定安全风险。

2. 钠离子电池展现的优势

钠相对稳定，制造更安全，回收更安全。

钠资源丰富，开采更容易，比锂便宜得多。钠在任何有海水或盐矿的地方都有可能被发现。

3钠离子电池的工作原理与分类

钠离子电池的工作原理与锂离子电池类似，均是“摇椅式”二次电池，差别只在于利用元素周期表同组，化学特性相近的钠取代锂。实际工作场景中，钠离子电池的工作原理参见下表。  

钠离子分类参见下表。

4市场主流二次电池核心特征对比

根据对比，钠离子电池具有以下优势：

资源丰富：钠资源在全球范围内分布广泛，且价格低廉。

安全性高：钠离子电池的热稳定性较好，不易发生过热或爆炸等安全事故。

环保性能好：钠离子电池的生产过程对环境影响较小。

因此，钠离子电池具有替代锂离子电池的潜力。

5钠离子电池的应用场景

目前，中国新能源汽车工业所需要的锂资源(碳酸锂)中有80%仍然依赖进口，而且锂资源不足以同时支撑动力电池、消费电池和储能电池三条赛道的巨大需求，发展钠离子电池有其必要性和紧迫性。

钠离子电池已经在一些特定领域得到了应用，如储能系统、电动汽车等。2024年6月大唐湖北100兆瓦/200兆瓦时钠离子新型储能电站实现了钠离子电池在全球的首次大规模商业化应用。

特别是钠离子电池在极寒地区具有耐低温的突出优势，磷酸铁锂电池和三元锂电池技术短期无法弥补这一短板。随着技术的进步和成本的降低，钠离子电池有望在未来得到更广泛的应用。