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龙头下场、资本追捧,令“钠锂”之争重现江湖。
一问 为什么是“锂”?
为什么是“锂”? 锂元素锂位于左上角,是排在最前面的金属元素,锂本身原子量小、活性高,且电极电位最‘负’,因此理论上可以做出能量密度更高的电池。
据统计,2014年以来,中国一直是全球最大的锂离子电池生产和制造国家。 2014年,中国锂离子电池总体出货量在全球的占比为42.1%,这一数据在2021年达到59.4%。 在这背后,三元电池、磷酸铁锂电池单体能量密度分别平均达到280Wh/kg、170Wh/kg,骨干企业电池系统循环寿命超过5000次,优势明显。
如今锂离子电池产业愈发成熟,可以说是“方兴未艾”,而由于新能源汽车等下游行业需求旺盛,锂离子电池的产能还在快速提升,技术也在不断进步,其主流地位难以撼动。
二问 为何还要“钠”?
锂离子电池方兴未艾,为何还要发展钠离子电池?
首先看锂。 锂是做电池的理想材料,但 在地壳中,锂元素并不算丰富,锂资源越来越紧俏。 锂资源供应的紧张状态,让碳酸锂的价格在最近两年节节 攀升,从每吨几万元跃升至每吨数十万元,带动了整个产业链的价格上扬,对产业健康发展有 明显的副作用。
再看钠。 钠是地球上含量最丰富的元素之一,例如海水中就有大量的钠盐,其开采、制备过程也更为简单,因此能够有效解决资源不足和分布不均的问题,在成本方面拥有明显优势,“现在锂的价格越来越高,钠的成本优势会更加明显。 ”
此外,钠的理化性质与锂相似,也是吸引研究者的重要原因。 “在元素周期表中,钠与锂是‘邻居’,都是Ⅰ族的金属元素。 ”高剑说,由于都是“摇椅式电池”,两者背后的原理相同,锂离子电池的成功,也为钠离子电池的开发提供了许多成熟的思路,例如在材料体系的设计上,如今的钠离子电池大多都参照了锂离子电池。
三问 研究进展如何?
尽管理化性质相似,但钠在锂面前,短板明显。 由于原子量更大,钠离子的半径比锂离子大。 “储存相同的电量,需要迁移的离子个数一样,但钠离子电池所需重量要更大。
如何追赶? 关键依然是材料。
正极材料对能量密度的影响最大。 根据成分,主流钠离子电池正极材料可分为过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物体系,可大概对应锂离子电池的三元正极材料、磷酸铁锂材料和有机材料。 “锂离子电池提供了思路,钠离子电池还需要根据自身特点来调整。
除了追求能量密度,循环寿命也是重要目标。 钠离子电池的充电工程,是将钠离子嵌入负极的过程,由于钠离子的个头更大,嵌入负极更困难,循环寿命自然也比锂离子电池更短。
来源:四川日报 12月20日文章 吴忧
文中插图是“ 康桥电池能源CamCellLab ”选入的。本文标题是公众号修改的,文章有删减。
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