鈉離子電池最新突破：補鈉技術的進展與挑戰(zhàn)

在現(xiàn)如今新能源汽車銷量增漲、技術大爆發(fā)的時代，對動力電池的技術要求也在提升。現(xiàn)如今動力電池正極材料主要還是以三元鋰和磷酸鐵鋰為主的鋰元素正極材料。但行業(yè)內(nèi)各電池企業(yè)在成本+技術的綜合考量下，對其他元素材料進行積極探索，鈉離子電池就是考慮的范圍之一。

之所以鈉離子電池會被考慮，主要還是因為鈉元素在地球中的儲量較為豐富，如果實現(xiàn)鈉離子電池大規(guī)模商業(yè)化量產(chǎn)，成本能夠比鋰離子電池低很多，是很好的替代品。

資料顯示，鈉元素在地球資源儲量中占比為2.74%，大約是鋰儲量的420倍，并且我國還是全球鈉資源儲量較為豐富的國家之一。此前的一份數(shù)據(jù)報告顯示，17家鈉離子電池企業(yè)參加評測的產(chǎn)品最高的鈉離子電池能量密度已經(jīng)能夠達到160Wh/Kg左右，已經(jīng)開始逐漸應用到A00級電動車型上。

除了鈉元素儲量豐富以外，還有就是鈉離子電池和鋰離子電池其實有很多共同性，一方面是電池結(jié)構(gòu)相似，都是由正極、電解質(zhì)、隔膜、負極等材料組成，另一方面則是電池原理也基本相同，都是通過離子（鋰離子電池是鋰離子，鈉離子電池則是鈉離子）在正負極之間脫出與嵌入的循環(huán)往復運動來實現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移，這也叫做“搖椅式”工作原理。

因此，在相關技術研發(fā)工作方面，鈉離子電池很大一部分都可以參考鋰離子電池，畢竟鋰離子電池已經(jīng)商業(yè)化應用多年，技術相當成熟。

在鋰電池首次充電的過程中，電解液在石墨負極表面進行反應形成固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜），消耗大量由正極析出的鋰，從而導致鋰電池的容量和能量密度衰減。因此，為了抵消形成SEI膜對電池造成的不可逆鋰損耗，維持電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏?，通常會進行補鋰。補鋰技術也叫做預鋰化或者嵌鋰技術，在鋰電池工作前向電池內(nèi)部增加鋰以此達到補充鋰離子的目的。常見的補鋰技術包括正極補鋰和負極補鋰。

同樣的情況在鈉離子電池中也會存在，鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性同樣受到SEI膜造成的不可逆鈉離子損耗，因此有團隊通過預鈉化技術，在電池制造過程中預先注入鈉離子，以補償電池循環(huán)中不可逆鈉損失。

該團隊預鈉化操作主要包括陰極（電池正極）和陽極（電池負極）兩種操作，重點發(fā)展的技術方向其實主要還是對陽極進行補鈉，主要有接觸預鈉化以及溶液化學預鈉化。

直接接觸預鈉化是通過物理接觸將鈉金屬直接與陽極材料接觸，從而將鈉離子進行轉(zhuǎn)移的預鈉化方法。通常使用鈉金屬粉末或者鈉金屬箔與陽極材料直接混合或接觸，鈉金屬中的活性鈉離子遷移到陽極材料表面，形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）膜，補充了在初次充放電循環(huán)中不可逆損失的鈉離子，從而達到提高電池循環(huán)穩(wěn)定性和安全性的效果。

溶液化學預鈉化是通過使用具有強還原性的鈉基有機試劑，將活性鈉補充到陽極材料中。常用的有機鈉試劑包括鈉萘和鈉聯(lián)苯，能夠在陽極材料表面發(fā)生氧化還原反應，釋放鈉離子。與固體金屬鈉源相比，使用溶液進行預鈉化的好處是溶液中的鈉離子可以均勻分散，有助于鈉離子更好地嵌入到陽極材料中。

鈉離子電池技術逐漸進步，其在儲能和新能源汽車領域的應用前景日益廣闊。通過借鑒鋰離子電池的預鋰化技術對鈉離子進行預鈉化提升鈉離子電池性能，有效補償不可逆鈉損失，是增強鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性的重要手段。

未來，隨著成本的降低和性能的進一步優(yōu)化，鈉離子電池有望成為鋰離子電池的有力補充，共同推動清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。

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