研究人员发现，一款中国钠离子电池的性能远超预期，其生产质量与设计特性可与特斯拉电池相媲美。如果工程师能够改善低温充电性能和能量密度，钠有望成为锂的一种更廉价且储量更丰富的替代方案，用于电动汽车和大规模储能。
研究结果表明，钠离子技术可能成为未来电动汽车和大规模储能系统的一种低成本替代方案。然而，要实现这一目标，电池需要在低温充电和能量密度方面进一步改进。与锂不同，钠储量丰富且易于获取，使其成为降低电池成本和缓解供应链担忧的极具吸引力的材料。
德国亚琛工业大学的电池研究员莫里茨·许特（Moritz Schütte）表示：“良好的一致性、高功率能力和优异的低温性能相结合，使这些电池在固定式储能、电网服务以及短续航或商用车辆领域极具吸引力；在这些应用中，潜在的低成本和资源可用性比最大续航里程更为重要。”
钠离子电池与特斯拉技术的比较
为了评估Hina电池，Schütte和同事使用阻抗谱法检查了120个钠离子电池，这是一种测量电池一致性的非破坏性方法。
随后，研究人员在各种实际工况下测试了这些电池。性能测量涵盖了不同的电流水平和从−20 °C到45 °C的温度范围。团队还在拆解电池之前使用X射线检查其内部，以分析电极尺寸、材料成分和微观结构特征。
一个值得注意的发现是该电池的无极耳、双铝集流体设计。这种配置有助于降低电阻，并促进整个电池内部温度分布更均匀。研究人员指出，这种设计与目前特斯拉电池中使用的架构非常相似。
Schütte说：“我们对电池的高度一致性感到惊喜。”
优势与剩余挑战
尽管结果令人鼓舞，研究人员仍指出了钠离子电池在几个方面落后于领先的锂离子技术。
Schütte说：“高功率性能比人们预期的早期商业化钠离子产品要好。然而，对于需要在低环境温度下频繁充电的应用，适当的热管理或运行策略将非常重要，因为低温充电仍然是一个明显的弱点。”
团队还在电池正极的某些区域检测到了意外的高浓度铜。此外，铜在这些区域的分布也不均匀。
据Schütte所说，这一发现“提出了关于其在性能和老化中作用的有趣问题。”
他说：“看到未来的钠离子技术不含镍和铜，同时实现具有竞争力的能量密度，将是一件令人兴奋的事情。”
为何钠对未来的电池至关重要
由于钠比锂丰富得多且分布更广，制造商有望降低原材料成本，同时减少长期的供应链风险。
钠离子电池在寒冷条件下负载时也能保持强劲性能，使其对固定式储能系统和在寒冷气候下运行的移动应用具有吸引力。
“然而，目前的商业化钠离子电池的能量密度通常低于最好的锂离子电池，且该技术总体上成熟度较低，”Schütte说。
钠离子研究的下一步
研究人员计划专注于改善低温充电性能，目标是在0°C以下实现更安全、更高效的充电。
其他工作还将探索优化钠离子电池所用材料的方法。
他说：“硬碳负极和电解液配方的进展可能尤其充满希望。”
该研究得到了联邦研究、技术与空间部和联邦经济事务与能源部的支持。