什麼是“鈉電池”？一文說清

2026年是“十五五”開局之年，正是將宏觀“規劃圖”細化爲可行“施工圖”的關鍵階段。在這個過程中，我們會頻繁遇到一系列聽起來專業又前沿的“科技名詞”，比如“綠色供應鏈”“清潔低碳氫”等。這些術語並非空洞的概念，它們背後折射的是未來幾年科技突破、產業轉型與生活演進的真實方向。

那麼，這些詞究竟意味着什麼？它們將如何具體地改變我們的日常？今天，就讓我們走進“鈉電池”這個名詞。

什麼是鈉電池？

鈉電池，即鈉離子電池（sodium-ion battery，常縮寫爲SIB或Na‑ion Battery），是一種可逆充放電的“搖椅式”二次電池體系。其工作原理是依賴鈉離子（Na⁺）在正極與負極間的嵌入與脫嵌，實現電能的儲存與釋放。鈉電池的核心結構與鋰離子電池高度相似，僅用鈉替代鋰。

搖椅式發電原理示意圖

相較於鋰電池，鈉電池具有成本低廉、資源豐富、熱穩定性高等優勢，且有望通過技術迭代，在2030年實現與低成本鋰電的價格競爭。

鈉電池的分類信息

鈉電池的詳細解釋

隨着全球能源轉型的加速和新能源汽車市場的蓬勃發展，鋰離子電池的生產製造規模顯著增長，但鋰資源的短缺問題日益凸顯。

相較於鋰，鈉在地殼中具有更高的丰度，成本優勢顯著，且鈉電的綜合性能與鋰電最爲接近、鈉離子電池的架構、封裝工藝與鋰電池高度相似，中長期較鋰電池均有一定的成本優勢，使得鈉電池成爲近年來備受關注的新型能源存儲技術。

鈉離子電池成本優勢

然而，相較於鋰離子，鈉離子的離子半徑較大，這一特性成爲影響鈉電池性能的關鍵因素。較大的離子半徑導致鈉離子在電極材料中的擴散速度較慢，從而影響了鈉電池的倍率性能和循環穩定性，可能縮短電池的使用壽命。

爲攻克上述性能難題，研究人員圍繞鈉電池的核心組成部分展開了大量研究與優化工作，以提高其性能。如在正負極材料方面，開發具有特殊晶體結構、高比容量和良好結構穩定性的正極材料，以及尋找低成本、儲鈉性能優異的負極材料；在電解質方面，開發新型的電解質體系，如固態電解質和離子液體，以提高鈉電池的性能和安全性。

近年來，鈉離子電池受到我國政府的高度重視和重點扶持。有關部門陸續出臺了多項政策，支持鈉離子電池加速創新成果轉化，支持先進產品量產能力建設，加快助力鈉離子電池產業化應用推進。2023年1月工業和信息化部等六部門聯合發佈《關於推動能源電子產業發展的指導意見》。該指導意見指出：“聚焦電池低成本和高安全性，加強硬碳負極材料等正負極材料、電解液等主材和相關輔材的研究，開發高效模塊化系統集成技術，加快鈉離子電池技術突破和規模化應用。”

鈉電池的應用領域及發展前景

鈉離子電池由於其成本低廉、資源豐富等優勢，在大規模儲能系統、電動交通工具和通信基站備用電源等領域具有廣闊的應用前景。

在大規模儲能系統中，鈉離子電池可以用於電網調峯、負荷平衡和可再生能源的儲存與調度。與鋰離子電池相比，鈉離子電池的成本更低，適合於大規模部署。

在電動交通工具領域，鈉離子電池由於其較低的成本和較長的循環壽命，適用於低速電動車、物流車和城市公共交通等領域。儘管其能量密度較鋰離子電池低，但在對成本敏感的應用場景中具有競爭力。

在通信基站備用電源領域，鈉離子電池由於其較長的使用壽命和較低的維護成本，適用於通信基站的備用電源系統。隨着通信網絡的不斷髮展，對備用電源的需求不斷增加，鈉離子電池在這一領域的應用前景廣闊。

隨着鈉離子電池技術的不斷髮展，其能量密度、循環壽命和低溫性能等方面取得了顯著進展。未來，隨着材料科學、電化學和工程技術的不斷進步，鈉離子電池有望在更多領域得到應用，成爲鋰離子電池的有力補充。

20Ah固態鈉離子軟包電池（左）；18650固態鈉離子圓柱電池（右）

鈉電池的綠色應用難點

鈉電池作爲替代鋰電的綠色儲能技術，其發展過程中仍面臨多重環境與可持續性挑戰。

鈉資源的開採和提煉過程可能會對土壤、水源等造成污染，同時電池生產環節若缺乏有效管控，也會產生廢水、廢氣等污染物；電池報廢后的回收處理若不規範，還可能導致重金屬等有害物質泄漏，造成二次污染。

此外，鈉電池的安全性和可靠性仍需進一步驗證。雖然鈉電池在理論上具有較好的安全性，但其在實際應用中的表現仍需通過大量的測試和驗證。因此，在鈉電池的研發和應用過程中，需要加強安全性和可靠性的研究，確保其在各個領域的安全應用。

現階段，國內鈉電池產業正處於快速發展時期。依託豐富原材料和政策驅動，中國的鈉電池產業已進入量產階段，並逐步推廣至兩輪車、微型電動車及儲能市場。然而存在的問題依舊明顯：能量密度仍落後於LFP鋰電，首次效率低及冷啓動性能需優化，產業鏈核心材料與回收體系仍不完善，技術標準和評估平臺亟待建立。這些挑戰在一定程度上制約了其在高端市場的突破

參考文獻

[1]鈉電池深度：吐故“鈉”新，分庭抗“鋰” https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202303061584062989_1.pdf

[2] 胡英瑛,溫兆銀,芮琨,等.鈉電池的研究與開發現狀[J].儲能科學與技術,2013(2):10.DOI:10.3969/j.issn.2095-4239.2013.02.001

]中國科學院.青島能源所在低成本高安全鈉離子電池領域獲進展[EB/OL].(2023-10-08). https://www.cas.cn/syky/202310/t20231008_4973368.shtml

策劃製作

作者丨劉語 中國科學院工程熱物理所研究員 長時規模儲能重點實驗室副主任

審覈丨路瑞剛 中國汽車工程學會科普文化與傳播部部長

責編丨楊雅萍 王夢如

審校丨徐來 張林林