专家深度解读“钠离子电池”:走出实验室后,它能改变能源的未来吗?
===2026/1/17 15:41:23===
这是《麻省理工科技评论》2026 年“十大突破性技术”深度解读系列的第四篇内容,关注 DeepTech,关注新兴科技趋势。
在元素周期表上,钠就排在锂的正下方。作为同门师兄弟,它们有着极其相似的化学性质。然而,在过去的三十年里,锂离子的光芒几乎盖过了一切,而钠离子却长期被锁在实验室的冷宫里。
直到近年,当锂的价格像脱缰野马般狂飙,当全球能源转型深入,人们才惊觉:原来那个被我们忽视的廉价兄弟,或许是解决能源焦虑的终极平衡力量。
故事要从 20 世纪 70 年代说起。当时,科学家对于钠电池和锂电池的研究几乎是同步开启的。
1979 年,法国科学家米歇尔·阿尔芒(Michel Armand)提出了摇椅电池的概念,这奠定了现代二次电池的理论基础。当时,由于钠的离子半径比锂大,这意味着前者在材料中穿梭时就像一个胖子,容易挤坏电极结构,加上钠的能领密度天生略逊一筹,财大气粗的电子巨头们比如索尼最终选择了性能更加极致的锂。
从此,锂电池走上了通往智能手机和特斯拉的康庄大道,而钠电池则陷入了长达三十年的寂静期,只在一些小众的实验室里缓慢跳动。
为什么钠电池在 2020 年后突然翻红?答案不在化学实验室里,而在一个个账本上。
锂在地壳中的含量仅为 0.006%,而且分布非常不均匀,70% 的锂矿集中在南美的“锂三角”地带里。相比之下,钠在地壳中的含量高达 2.75%,是锂的 400 多倍,而且随处可见,比如食盐的主要成分就是氯化钠。
当锂的价格涨到每吨 50 万人民币的时候,整个电动车产业链等于都在为矿主打工。而钠离子的化合物价格既稳定又低廉。更重要的是,钠电池的正负极集流体都可以使用廉价的铝箔,而锂电池负极必须使用昂贵的铜箔,这让钠电池的整包成本比锂电池低了大约 30%-40%。
钠离子虽然能量密度稍低,但它有两个安全的必杀技:第一个是高安全性,钠电池的内阻更高,短路时释放的热量较少,而且可以实现零电压运输,彻底规避了锂电池运输中的起火风险;第二个是耐寒性,在-20℃ 的严寒之中,锂电池往往会趴窝,而钠电池依然能够保持 90% 以上的容量。
钠离子之所以能够走出实验室,关键在于科学家为其找到了合适的住宿环境也就是电极材料。目前,全球形成了三个技术流派的割据:
第一个流派是层状氧化物,其结构就像千层饼一样,钠离子在层间穿梭。这是目前商业化
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