中国科学报：预计到2035年钠、钾离子电池性能比能量达到300瓦时/千克（宁德时代最新的为160）左右时，才会大规模进入市场
钠离子电池：“备胎”转正何日可期？
中国科学报 2022年2月28日
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“许多人对钠离子电池寄予厚望，您怎么看待它的前景？”在2021年腾讯WE大会期间，《中国科学报》记者将这一问题抛给了动力电池与储能及燃料电池技术科学家王朝阳。“钠离子电池是磷酸铁锂电池的‘备胎’。”他简单、直接回答。
中国科学院院士欧阳明高也曾对《中国科学报》明确表示“锂电池还会用很久”。目前钠离子电池各方面性能还不能满足高性能汽车使用要求，预计到2035年钠、钾离子电池性能大幅提升、比能量达到300瓦时/千克左右时，才会大规模进入市场。
产业布局热火朝天
与前述科学家的分析对比鲜明的另一番光景是，市场上对钠离子电池的产业化准备似乎都在“赶早不赶晚”，且布局者中不乏锂电池上下游企业。
2021年底，国内锂电龙头宁德时代在投资者互动平台上表示，公司的钠离子电池产业化布局已经启动，并将在2023年左右形成基础产业链。
早在2021年7月，宁德时代就发布了其第一代钠离子电池，并透露该钠离子电池的电芯单体能量密度已经达到160瓦时/千克，在常温下充电15分钟电量可达80%，在零下20°C低温的环境下，可实现90%以上的放电保持率。宁德时代还表示，其下一代钠离子电池能量密度将突破200瓦时/千克。
有业内人士认为，宁德时代发布的钠离子电池能量密度直追磷酸铁锂电池，用此电池可造出续航600公里、冬天“只打9折”的电动车，辅以更好的快充技术，“这样的车型还成不了主流吗？”
在钠离子电池技术及产业化赛道上，还有科技“国家队”的身影。
2017年，国内首家专注于钠离子电池研发与生产的高新技术企业——中科海钠科技有限责任公司（以下简称中科海钠）依托中科院物理所成立。次年，中科海钠研制的钠离子电池组首次实现了在低速电动车上的示范应用；翌年，研制出的钠离子电池储能电站首次实现了在规模储能上的示范应用。
更具里程碑意义的是，2021年12月中旬，中科海钠与三峡集团及阜阳市人民政府达成合作，共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线。该量产线规划产能5吉瓦时（GWh），分两期建设，一期1GWh计划于2022年正式投产。
政策支撑大路走宽
钠离子电池热潮背后，有政策助力的功劳。
2021年8月，工业和信息化部答复政协第十三届全国委员会第四次会议第4815号（工交邮电类523号）提案称，称锂离子电池、钠离子电池等新型电池是“推动新能源产业发展的压舱石”，是“实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑之一”。
与此同时，科技部在“十四五”期间实施的“储能与智能电网技术”重点专项，也将钠离子电池技术列为子任务，目标是“进一步推动钠离子电池的规模化、低成本化，提升综合性能”。
“天使”与“魔鬼”双重身份
市场给力、政策助力的背后，藏着钠离子电池“天使与魔鬼”的双重身份。
市场对钠电池寄予厚望，更多看到的是其“天使”的一面：钠元素是地壳中储量第六丰富的元素，是地壳中锂资源的上千倍，且地理分布均匀，成本低廉；同时，钠离子化合物容易获取、价格稳定且低廉；再者，在低电压下钠、铝不会合金化，因此钠电池负极可使用更便宜的铝集流体，从而可进一步降低电池的成本和重量。此外，钠、锂属同族元素，二者物理化学特性及储存机制相似，前者不仅可兼容锂电现有生产设备，还具有相对稳定的电化学特性和安全性，这也让钠电池拥有比锂电池更多的想象空间。
政策希望推动钠电池产业，是因为其目前仍处于研发之中，尚未形成生产规模、缺乏供应链。
钠离子电池坐拥许多优点，为何多年枯坐冷板凳？这就是其“魔鬼”的一面：相比锂离子，钠离子半径更大，在充放电过程中正极材料更易崩塌。这要求正极材料必须有更稳定的结构、有较高的氧化还原电位，才不至于在钠离子脱嵌过程中发生结构坍塌。目前，已发现普鲁士白和层状氧化物两类物质能满足其要求且相对有商业价值。
负极材料同样棘手。常用的石墨虽然便宜好用，但其与钠离子性相不合，钠离子嵌入后易失去电化学活性。此外，在进一步规模化方面，钠电池也对制备工艺和环境友好有着更高要求。
宁德时代的钠离子电池方案中，采用了与石墨同属碳基材料的硬碳作为负极，将正极材料换成钠化合物，并使用特定技术手段处理电解液，初步实现了目标。只是这些技术与材料的成本，尚须在规模化后进一步观察。