（文章來源：電氣新科技）

根據國際市場研究機構Technavio最新發布的報告顯示，基于消費電子產品需求不斷增長，電動汽車的普及，2020-2024年鋰離子電池市場規模有可能增長478.1億美元，且增長動力將在預測期內加速。鋰離子電池發展勢頭強勁，但鋰離子電池本身卻開始面臨著增長的極限，尤其是使用壽命與能量密度的提高越來越困難，因此在尋找鋰離子電池替代技術方面，鈉離子電池成為一個新的極具應用潛力的方向。

鈉離子電池是一種二次電池（充電電池），主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。目前，鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰電池相媲美，但是其成本優勢明顯，有望在大規模儲能應用中取代傳統鉛酸電池；鑒于當前鈉離子電池的能量密度只能達到120Wh/kg，相較于鋰電池的能量密度（300Wh/kg以上）還相差甚遠。

相比于鋰元素，鈉元素在地殼中的儲藏量十分豐富，獲得鈉元素的方法也十分簡單，其開采費用僅為鋰的1%；鈉離子電池的充電時間可以縮短到鋰離子電池的1/5；鈉離子電池無過放電特性，允許放電到零伏；由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液（同樣濃度電解液，鈉鹽電導率高于鋰電解液20%左右）降低成本；鈉離子不與鋁形成合金，負極可采用鋁箔作為集流體，可進一步降低成本8%左右，降低重量10%左右。

業內人士認為，鈉離子電池雖然能量密度不及鋰離子電池，但是鈉資源豐富，且獲得十分容易，加之目前碳酸鋰價格高漲，從長遠看鈉離子電池仍然具有十分廣闊的應用前景，如一些對能量密度要求不高的領域，電網儲能、調峰，風力發電儲能，低速電動車、電動船、家庭儲能等應用場合。

近年來，鈉離子電池的研發已成為各國科研人員爭相開發的熱點領域。日前，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組、中國科學技術大學、中科院寧波材料技術與工程研究所的研究人員，構筑了聚合物固態電解質和正極材料的一體化集成系統，有效地降低了固固界面阻抗，顯著提高了電子、離子和電荷的傳輸效率，研制出了高比能、柔性的全固態鈉離子電池。相關研究成果已發表于《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）。

據介紹，傳統的鈉離子電池多采用液態電解質，容易出現漏液、燃燒等問題，而使用固態鈉離子電解質取代易燃的有機液態電解液，可有效提高電池的安全性。但是，固態鈉離子電池的發展也存在諸多挑問題，如固態電解質的離子電導率低；固態電解質與電極間的界面接觸差；電極材料在脫嵌鈉離子過程中的體積變化大，導致固態電池的內阻大、容量低、壽命短。因此，急需發展更加高效的解決方法來克服固態鈉離子電池中存在的各種問題，以滿足大規模商業化應用的需求。

該團隊一方面設計并發展了光固化聚合法，制備出了一種新型聚合物固態電解質，所得電解質在室溫下的離子電導率高達10-4S/cm，且具有極好的柔韌性；另一方面，利用溶膠凝膠法制備了薄層碳（5納米）修飾的磷酸釩鈉正極材料，提高了材料的電子、離子和電荷的傳輸效率。在此基礎上，該團隊構筑了聚合物電解質/電極材料一體化的集成系統，有效加強了固固界面接觸，降低了電池界面阻抗，研制出了高比能、長壽命的柔性固態鈉離子電池。

據介紹，該電池可以在0.5C倍率下穩定循環740次，且每次的容量衰減率僅為0.007%；該電池擱置3個月后，容量保留率仍高達95%，這表明自放電率極低；軟包鈉離子電池在平鋪和彎折狀態下循環535次后，仍可提供高達355Wh/kg的能量密度（基于正極材料質量計算）。該團隊的設計策略及研究成果，為高比能柔性全固態鈉電池的發展和應用提供了新方向。

鈉離子電池是未來儲能電池的重要發展方向之一，當然現在說鈉離子電池取代鋰電池似乎為時過早，但隨著鈉離子研發技術的不斷進步，相信鈉離子電池的商業化進程也將不斷加快。
（責任編輯：fqj）