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一直以来,钠离子电池的开发并不受关注。很多专家认为“用钠做电池,根本行不通”。尽管材料的性质与锂相似,但材料化学专家之间依然存在这种认识。离子电池是利用离子在正极与负极之间的移动进行充放电的。在这个过程中,离子需要顺畅地进入正极与负极的材料之间。钠离子的体积大约是锂离子的两倍,很难进入电极材料,按照一般观点,钠离子无法在实用中实现充放电。
然而,日本的研发人员颠覆了这一固有观念。他们通过在负极使用碳系材料,在世界上首先成功实现了钠离子电池的重复充放电,打破过去10次左右的充放电极限,开发出了可以重复使用几百次的电池,为实用化开辟了道路。
钠离子电池有三大优点:一是原料成本低。不仅不使用锂、钴等稀有金属,而且通电的基板可以使用铝,而不是铜,因为不使用高价材料。所以与锂电池相比,成本至少可以减少1成,顺利的话可以减少3成。二是可以沿用现有的生产工序。钠离子电池的工作机制与锂离子电池相同,电池企业的现有生产设备可以直接用来生产钠离子电池。因为基本不需要设备投资,所以各家企业容易将其作为替代电池开展生产。三是可以快速充放电,原则上钠离子电池的充电时间可以缩短到锂离子电池的1/5。只要实现了快速充电,自然就能缩短EV的充电时间。
钠离子电池虽然是企业竞相开发的热门,但也存在待解决的课题:电池中储存的能量比锂电池少。因为钠比锂重,所以同样重量的电池,锂电池的容量更大。经过近些年的开发竞争,目前,钠离子电池的储能量达到锂的90%,已经可与之并肩。
另外,钠离子电池的正极和负极可使用的材料种类繁多,如铁、锰、镍、碳等。不仅可使用的材料多,而且,通过以不同的配比,或在不同温度下进行混合,电池的性能会发生改变。锂电池的材料经过了30年的优化,而钠电池掀起研究竞争才不过5年左右,自然隐藏着巨大的可能性。
从铅电池、镍氢电池到锂电池,电池产业一直被视作电动汽车发展的关键因素。钠离子电池作为新一代电池逐渐被人们所关注。为了未来能使更多的电动汽车走进人们的生活,使得电动汽车的充电时间和续航距离有进一步提升,钠离子电池的商用化进程正在加快脚步。
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