鈉離子電池

鈉離子電池（英語：Sodium-ion battery），是一種以鈉離子為電荷載體的充電電池，其工作原理及結構與鋰離子電池相似，差別只在以在元素週期表同組、化學特性相近的鈉取代鋰。

鈉離子電池

比能	75–200 Wh/kg
能量密度	250–375 W·h/L
時間耐久性	> 10 年
循環耐久性	2,000 充電周期
標稱電池電壓	3.0–3.1 V

由於製造鋰離子電池所需的物料在資源分佈、價格及開採導致的環境破壞等問題，鈉離子電池在2010年至2020年代被關注。鋰離子電池需要到的鋰、鈷、銅及鎳，在鈉離子電池並不是必然需要。

鈉離子電池的最大好處就是用作生產所需的資源蘊藏量豐富，但仍須要解決能量密度較低，充電週期較少的問題後才可實用化。

歷史

鈉離子電池的研發在1970年代至1980年代間開始。但在1990年代，鋰離子電池顯得較有可能實用化，因而鈉離子電池的研究就慢了下來。

自2010年代早期，因為製造鋰離子電池的成本上升，對鈉離子電池的研究的投入開始增加。

2021年，寧德時代宣佈將會在年內投產自身研發的第一代鈉離子電池，提供在有需要的使用場景中使用^[1]。能量密度160 Wh/kg，並預計可提高至 200 Wh/kg。預計到 2025 年，鈉離子電池容量將增至 10 GWh^[2]

原理

鈉離子電池的負極由含有鈉的物料造成，作為正極的物料則不一定需要含有鈉，電解質是含有鈉的極性質子溶劑或極性非質子溶劑。當充電時，鈉離子由負極移動到正極，而電子則流經外部電路。當放電時則以相反過程進行。

優勢與劣勢

由於鈉離子比鋰離子更大，所以相對於鋰離子電池，能量密度較低，^[3][4]因為鈉離子電池使用的電極材料主要是鈉鹽，相較於鋰鹽而言儲量更豐富，價格更低廉。^[5]此外，充電週期較少。但生產成本低，而且較安全。

比較

	鈉離子電池	鋰離子電池	鉛酸電池
成本(美元，US$) / (千瓦·時，kWh )	40–77 (理論價-2019年)[6]	137 (平均價-2020年).[7]	100–300[8]
容積能量密度 (瓦·時/升，W·h/L)	250–375 , 原型數據[9]	200–683 [10]	80–90 [11]
比能 （瓦·時/公斤，W·h/kg）	75–200, 原型數據及產品公報[9][12][13]	120–260[10]	35–40[11]
充電週期（放電深度80%）[a]	數百至數千次[14]	3,500[8]	900[8]
安全性	水性電池—低危險性, 鈉碳電池—高危險性	高危險性[b]	危險性一般
物料	蘊藏量豐富	蘊藏量稀少	有毒
週期穩定性	高 (自放電低得可以忽略)	高 (自放電低得可以忽略)	一般 (高自放電)
儲能效率	高至92%[14]	85–95%[15]	70–90%[16]
運作溫度範圍[c]	−20 °C 至 60 °C[14]	最大範圍：−20 °C 至 60 °C. 最佳範圍：15 °C 至 35 °C[17]	−20 °C 至 60 °C[18]