钠离子电池，什么时候能赶上锂电池？

近日，据《美国商业资讯》报道，Phillips 66（纽约证券交易所代码：PSX）和法拉第公司（Faradion）开展了一项技术合作，以开发成本更低和性能更高的钠离子电池驱动的汽车。 而Faradion是英国首家开发钠离子电池汽车的公司之一。

图注：Phillips 66高级工程师张亮正在测试小型电池，以评估Phillips 66碳产品作为钠离子电池负极材料的性能。

据悉，此次合作有望利用Phillips 66在研发特种碳材料的经验以及Faradion的钠离子电池领先技术。而Phillips 66是一家总部位于休斯顿的多元化能源制造和物流公司，已经就电池相关技术申请了多项专利。

Phillips 66能源研究与创新副总裁Ann Oglesby表示：“我们有世界一流的研究团队正在研究各种能源生产和存储技术，这些技术可帮助满足世界不断增长的能源需求，同时推进低碳未来。我们很高兴将部分资源与Faradion一起发挥作用，因为Faradion致力于使用高性能阳极材料，并将改变游戏规则的技术推向市场。”

其中，碳是首选的电池阳极材料，这也是Phillips 66选择法拉第的原因。根据德国德累斯顿的亥姆霍兹科研中心（HZDR）领导的德俄工作小组所发表的报告，纳米碳有助于改善目前电池的石墨阳极无法让足够的钠驻留的问题。

就像报告指出的，采用超薄碳材料双层石墨烯，可以在阳极中储存比石墨更多的钠离子。如果未来能置换现在常用的石墨阳极，将石墨烯电极装设在锂电池中，能显著提升电池容量。

我们知道，目前汽车行业应用的都是锂离子电池，而且，之前由于研究投入太少，目前钠离子电池的性能仍比锂电池落后约20年。不过，与其他储能技术相比，钠离子电池技术有一个固有优势，因为其采用的是低成本、可持续且广泛可用的材料，不含钴，锂和铜，电池具有更高的安全性以及更好的热稳定性，算是一种安全、可持续、成本效益良好的高性能技术。

实际上，从化学属性来说，锂和钠这两种碱金属拥有非常相似的化学特性。而钠的取得更为容易，价格也会相对低廉。此外，钠离子技术制作负极无需稀有的锂盐，只要食用盐便足够。高性能的阳极可以使用褐煤、木材和其他生物质制成。生产过程中也不需要钴或类似的稀有物质。

由于锂（相对于钠）和钴资源的稀有，全球的研究人员们一直在寻找新的替代办法，包括固态电池。中科海钠 CEO 唐堃就说过，地球上的锂资源大概有不到7000万吨，而钠的存量大概比锂大三个数量级，在整个地球的元素丰度中占2.3%，可谓取之不尽用之不竭。

去年，钠离子电池的研发出现了一些突破性的进展。比如，根据一份去年五月份发表的报告，一颗由韩国研发的钠离子电池在经过约500次完整充电循环后，其电池容量才下降至原先的80%。

此外，由一个美中研究小组开发的另一种电池，在相同的电池容量下约能完成450次充电。而一个中国团队制作的钠离子电池虽然容量较小，但在经过1200次12分钟快充后，还留存70%的电池容量。

回头来说Faradion。2015年，它与Williams Advanced Engineering 公司以及牛津大学合作展示了全球首款钠电池驱动的电动车，一款电动自行车的演示器。法拉第的知识产权组合非常全面，包括各种专利系列，重点关注于电芯材料、电芯基础设施、电池组设计、安全性以及交通技术。

对于此次合作，Faradion首席执行官James Quinn表示：“此次合作协议将Phillips 66在硬碳阳极材料方面的优势与Faradion的钠离子技术相结合，以打造下一代高性能、可持续的储能技术。”

他还表示，“我们的目标是进一步加速Faradion安全、低成本的钠离子能源技术的大规模工业化。我们期待Phillips 66能够为Faradion快速扩大电池市场份额提供支持，并共同为全球能源市场的转型做出贡献。”

令人欣喜的是，钠离子电池已不再只是一个理论概念。相关技术的突破似乎已近在眼前。国际领域加码钠离子电池研发，也带动了原先的一潭死水。2020年，美国能源部明确将钠离子电池作为储能电池的发展体系；欧盟储能计划“电池2030”项目将钠离子电池列在非锂离子电池体系的首位。

当然，距离钠离子电池技术的完备、进行量产并用于电动车或手机上，还需要一段时间。不过一旦时机成熟，由于技术相似，将生产线从锂电池转为钠离子电池，成本应该不会太高。我们也期待这天的到来。

文/王小西

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