2022年鈉離子電池行業(yè)研究報告

2022年鈉離子電池行業(yè)研究報告1.技術簡介：鈉電的前世今生1.1.基本概念與歷史背景：鋰電的“孿生兄弟”近年來，發(fā)展清潔能源成為世界多數(shù)國家的共識，我國更提出了“碳達峰、碳中和”的宏偉目標，太陽能、風能、潮汐能等清潔能源發(fā)電技術得到了快速發(fā)展，但這些自然能源具有間歇性、隨機性的特點，以及較強的地理依賴性。為解決新能源發(fā)電在時間和空間上的局限，提高新能源的利用率，儲能技術的重要性日益凸顯。按照對電能的轉化和儲存方式，儲能技術分為物理儲能、化學儲能與電化學儲能。其中，電化學儲能包括二次電池技術和超級電容器等，具有能量轉換效率高、響應速度快的特點。尤其是二次電池技術，還具有能量密度高，易模塊化的優(yōu)勢。二次電池，也稱可充電電池或蓄電池，是一種利用可逆化學反應，能夠反復多次充放電，使電能與化學能互相轉換，以實現(xiàn)能量儲存的裝置。二次電池儲存能量的能力，用能量密度（也稱比能量）來體現(xiàn)，即單位質量或體積的電池能夠輸出的總能量，它是比容量與平均放電電壓的乘積。比容量理論上由參與電極反應物質的摩爾質量和得失電子數(shù)決定，因此電荷載體的荷質比越大，則電池的理論比容量越大。放電電壓理論上主要由正負極材料的電勢差和內阻所決定，因此正極電勢越高、負極電勢越低、電池內阻越小，則放電電壓越大。其次，電荷載體必須具有較好的輸運能力和反應動力學活性，這直接影響電池的倍率性能以及功率密度。最后，電極反應的可逆性和副反應等因素決定了二次電池的循環(huán)性能和壽命。以鋰為代表的堿金屬具有最低的氧化還原電極電勢，離子荷質比較大且去溶劑化能較低，因此早在20世紀60年代就被嘗試用于二次電池的負極材料。早期鋰離子電池以金屬鋰或鋰合金為負極，過渡金屬鹵化物（如AgCl、CuCl、NiF2等）為正極，但此類正極材料導電性差、易溶解、充放電體積劇變，且難以解決。60年代末，以TiS2為代表的過渡金屬-硫族化合物被發(fā)現(xiàn)具有層間嵌脫能力，可以作為鋰離子電池的正極材料，且具有高電導率和電化學反應活性，與金屬鋰配合電壓為2.2V，具有實用價值。但金屬鋰的高度活潑性使得該電池事故頻發(fā)，迫使人們將負極也改用嵌鋰化合物（如嵌鋰石墨），這就是“搖椅式電池”的概念：用低嵌入電勢化合物作為負極，高嵌入電勢化合物作為正極，避免了堿金屬枝晶問題。由于嵌鋰化合物負極的電勢比金屬鋰更高，導致電池整體的電壓和能量密度降低，又迫使人們尋找新的正極材料，并陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等正極材料。鈉離子電池的成本和倍率性能相對鋰離子電池具有優(yōu)勢。鈉與鋰處周期表同族，價電子數(shù)相同，化學性質更活潑，由于鈉的原子質量和半徑遠大于鋰，故而鈉離子電池的能量密度顯然難以與鋰離子電池媲美，但鈉元素的自然界豐度是鋰的一千多倍，而且鈉離子的去溶劑化能遠低于鋰離子。鈉離子電池幾乎與鋰離子電池同時問世于70年代，但二者的研究歷程略有不同。當時率先出現(xiàn)的鈉二次電池是鈉硫電池，以單質硫和金屬鈉為正負極，β-氧化鋁快離子導體為固態(tài)電解質，工作溫度在300~350℃。這種高溫鈉硫電池的能量密度較高（150~240Wh/kg），循環(huán)壽命達2500次，而與之相似的鋰硫電池則循環(huán)壽命僅不到10次。為了提高鈉二次電池的安全性，人們對室溫鈉離子電池進行了研發(fā)，采用了與鋰離子電池類似的思路，正極材料經歷了層狀過渡金屬硫化物（TiS2）到層狀氧化物（NaxCoO2）和磷酸鹽（Na3M2(PO4)3,M為過渡金屬）的歷程。但到了80年代末期，鈉離子電池的研究遇冷，相關研究幾乎停滯。究其原因有三點：第一，難以找到合適的負極材料（能在酯類溶劑中高效儲鋰的石墨卻難以儲鈉）；第二，研究條件有限（系統(tǒng)水氧含量較高，難以用金屬鈉作為基準電極開展材料評估實驗）；第三，鋰離子電池獨占鰲頭（大量的研究者把方向錨定在鋰離子電池上）。直到21世紀，鈉離子電池迎來了轉機。2000年，人們發(fā)現(xiàn)由葡萄糖熱解得到的硬碳材料具有高達300mA·h/g的儲鈉比容量，為鈉離子電池提供了一種至關重要的負極材料。2007年，聚陰離子正極材料Na2FePO4F被發(fā)現(xiàn)，該材料的嵌脫體積形變率僅3.7%，幾乎沒有應變。在2000年至2010年間，鈉離子電池的研究速度較為平緩，主要集中在少數(shù)幾個實驗團隊。2010年后，鈉離子電池研究進入了春天，新的材料體系不斷涌現(xiàn)，并逐步嘗試產業(yè)化。1.2.工作原理與材料：與鋰電大同小異鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池完全相同，即在一定的電勢條件下，客體堿金屬離子在宿主材料中的可逆脫出和嵌入，其中嵌入電勢較高的作為正極，嵌入電勢較低的作為負極，整個電池的充放電循環(huán)過程就是堿金屬離子在正負極之間的往返定向遷移過程，這種工作機制的電池就是M.Armand所提出的“搖椅式電池”。鈉離子電池的組成結構與鋰離子也完全相同，主要都包括正極、負極、電解質、隔膜和集流體等。按照材料主體是否直接參與電化學反應過程，可將它們分為活性材料與非活性材料。1.2.1.活性材料：正極、負極、電解質鈉離子電池的活性材料包括正極材料、負極材料和電解質材料，它們直接參與電化學反應，因此決定了電池的本征特性。由于鈉離子的半徑和電子結構與鋰離子相差較大，導致兩者在反應的熱力學和動力學行為上迥然不同，因此鈉離子電池活性材料的研發(fā)并不能完全仿照鋰離子電池。(1)正極材料：氧化物、普魯士藍、聚陰離子三大主線正極材料在充電時發(fā)生氧化反應，放電時發(fā)生還原反應，一般具有較高的還原電勢。理想的正極材料應滿足還原電勢高（但必須低于電解質的氧化電勢）、可逆容量大、循環(huán)性能穩(wěn)定、電子和離子電導率高、結構穩(wěn)定且不怕空氣、安全性高、價格低廉。對于鈉離子電池而言，現(xiàn)有正極材料的理論比容量相對較低，因此成為電池整體容量的主要決定因素之一。目前，鈉離子電池的正極材料主要分為五種類型：氧化物類、聚陰離子類、普魯士藍類、氟化物類、有機化合物類，其中前三種類型的成熟度最高，已進入產業(yè)化初期。氧化物類：工藝最成熟，比容量較高，種類最豐富氧化物類正極材料一般為過渡金屬氧化物，主要包括層狀結構氧化物和隧道結構氧化物。層狀氧化物的研究最早也最廣泛，相比于鋰離子電池僅Mn、Co、Ni三種元素的層狀氧化物正極具有可逆電化學活性，鈉離子電池的選擇范圍更廣，第四周期從Ti至Ni的過渡金屬都具有高活性，其工作機理也更為復雜，常伴隨多種相變行為。層狀氧化物通式為NaxMO2，其中M為過渡金屬，常見結構類型主要包括O3型和P2型，前者的比容量較高但倍率、循環(huán)性能往往較差；后者的倍率、循環(huán)性能較好，但實際比容量略低。此外，層狀氧化物往往在空氣中易發(fā)生吸濕水解。現(xiàn)階段，層狀氧化物的能量密度較高、制備工藝成熟，有望率先產業(yè)化，尤其是穩(wěn)定性較好的P2型層狀氧化物。隧道型氧化物具有三維孔道結構，往往出現(xiàn)于低鈉含量的氧化物中，具有優(yōu)異的循環(huán)、倍率性能且對水氧穩(wěn)定，但比容量過低。未來，隧道型氧化物在富鈉正極以及水系鈉離子電池的研發(fā)中可能具有潛在的競爭優(yōu)勢。普魯士藍類：材料成本低，比容量較高，技術壁壘高普魯士藍類正極材料屬于過渡金屬的氰化配位聚合物，通式為AxM1[M2(CN)6]1-y·□y·nH2O，其中A為堿金屬離子，M1、M2為過渡金屬離子（分別與N和C配位），□為[M2(CN)6]空位缺陷。由于氰根雙配位的獨特電子結構，以及開放的三維空間，使得該材料具有結構穩(wěn)定、嵌脫速率快、比容量大等優(yōu)點。此外，此類材料的核心過渡金屬主要為Fe、Mn等廉價金屬，原料易得、成本低廉。但在實際應用中，材料的晶格水含量（包括結晶水和吸附水）以及空位缺陷密度會嚴重制約電池性能，導致其容量利用率、能量效率和循環(huán)壽命的降低。值得一提的是，最近研究人員發(fā)現(xiàn)，應用普魯士藍正極材料的鈉離子電池在熱失控情況下會釋放出劇毒的氫氰酸、氰氣等，而熱分解機理與晶格水、空位缺陷密切相關，可見該技術對材料質量的要求較高。此外，該材料的制備涉及劇毒的氰化鈉，在生產供應上需要具備特殊資質。聚陰離子類：安全性最佳，比容量太低，材料成本高聚陰離子類正極材料是指晶體框架由一系列四面體和多面體陰離子單元構筑的含鈉復鹽，通式為NaxMy(XaOb)zZw。，其中M為過渡金屬或堿土金屬等陽離子，X為磷或硫等較高電負性元素，Z為氟或氫氧根等陰離子。這類材料的陰離子多面體單元之間具有很強的共價鍵合，因此晶體結構非常穩(wěn)固，其化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及電化學穩(wěn)定性都很高，故而具有很好的循環(huán)壽命和安全性，而且其電壓平臺往往較寬。其次，過渡金屬離子的價電子局域化程度高，這種電子結構容易利用強電負性元素的誘導效應來提升材料的工作電壓。但也因為其寬帶隙特性，導致本征電子電導率很低，這極大限制了其倍率性能，必須通過添加導電劑或者納米化進行改性。此外，該材料的比容量普遍較低。目前，最典型的聚陰離子材料主要是磷酸鹽，以橄欖石型的NaFePO4和NASICON型的Na3V2(PO4)3為代表。NaFePO4的結構與磷酸鐵鋰相同，但合成必須依賴復雜的離子交換法，成本較高。Na3V2(PO4)3具有極好的倍率性能和循環(huán)壽命，但比容量較橄欖石型材料低。此外，還有焦磷酸鹽、硫酸鹽、鉬酸鹽等新型聚陰離子材料也在研究中，這些體系在工作電壓、倍率性能上有所提升，但仍然存在實際比容量低、循環(huán)可逆性差等諸多缺陷。氟化物類：材料較廉價，實用化困難過渡金屬氟化物具有類似氧化物的高還原電位，通過過渡金屬離子的化合價變換來實現(xiàn)鈉離子的嵌脫，因此也是潛在的正極材料。這類材料的最大問題是電阻率太高，嚴重影響其倍率性能，而且實際比容量普遍很低。迄今為止，具有較大比容量的氟化物材料是鐵基氟化物，典型代表是NaFeF3（實際128mAh/g，理論197mAh/g）。此外，某些水合氟化鐵材料具有很高的比容量，例如Fe2F5·H2O（初始251mAh/g），但是循環(huán)性能還較差。有機化合物類：不依賴礦產資源，尚處于研究階段某些具有豐富共軛體系和孤對電子的有機化合物可以發(fā)生可逆的氧化還原反應，因此也可以用來開發(fā)正極材料。此類材料的優(yōu)點是：無需依賴過渡金屬元素資源，結構和性能容易設計調控，因此具有一定的潛力。但現(xiàn)階段還存在顯著缺陷：電導率普遍較低，且容易發(fā)生溶解。目前，主要有共軛體系導電聚合物（例如改性的聚苯胺、聚吡咯等）、共軛羰基化合物（例如芳烴衍生物的酚鈉、羧酸鈉）等。(2)負極材料：碳基材料最成熟，有望率先產業(yè)化負極材料在充電時發(fā)生還原反應，放電時發(fā)生氧化反應，一般具有較低的還原電勢。理想的正極材料應滿足還原電勢低（但必須高于金屬鈉的沉積電勢）、可逆容量大、循環(huán)性能穩(wěn)定、電子和離子電導率高、結構穩(wěn)定且不怕空氣、安全性高、價格低廉。對于鈉離子電池而言，負極材料起著負載和釋放鈉離子的重要作用，其直接影響電池整體的動力學性能，例如倍率性能、功率密度等。目前，鈉離子電池的負極材料主要分為五種類型：碳基材料、鈦基材料、合金材料、有機化合物類、其他體系，其中碳基材料的技術成熟度最高，資源豐富，有望率先實現(xiàn)產業(yè)化。碳基材料：軟碳硬碳各有千秋，石墨負極尚在研究根據碳原子的微觀結構，碳基負極材料分為石墨類材料、無定形碳材料、納米碳材料。與其他堿金屬離子不同，鈉離子在碳酸酯類溶劑中難以對石墨層間進行有效嵌脫，這主要是鈉離子-石墨嵌入反應的ΔG＞0所致。因此，在鋰離子電池中廣泛應用的石墨負極，在碳酸酯作溶劑的鈉離子電池中難以使用。其實在醚類溶劑中，石墨也能有效嵌脫鈉離子，但是電解液的穩(wěn)定性削弱，易與正極發(fā)生反應，有待進一步研究。無定形碳材料具有較高的儲鈉比容量，也是目前最接近產業(yè)化的負極材料。按照熱處理石墨化難易程度，分為軟碳和硬碳。軟碳在2800℃以上能完全石墨化，硬碳在高溫下也難以石墨化。軟、硬碳差別在于微觀結構中碳層的交聯(lián)相互作用，根本取決于所用碳化前驅體的結構和形狀。一般來說，熱塑性前驅體（石化原料及副產品）容易形成軟碳，熱固性前驅體（生物質、樹脂聚合物等）容易形成硬碳。相對而言，軟碳的制造成本較低，工藝易于控制，但比容量不及硬碳；硬碳的比容量較高，但首周效率往往較低，且其性能依賴于所用前驅體和和處理工藝，產碳率較低。值得一提的是，目前人們對硬碳材料的儲鈉機理仍未徹底弄清，還有較大的提升空間。納米碳材料主要有石墨烯、碳納米管，鈉離子主要以吸附的方式儲存在其表面和缺陷處，這類材料的理論比容量較大，但首周庫侖效率低，反應電勢高，而且價格昂貴。鈦基材料：潛在優(yōu)勢獨特，短期難以商用四價鈦的還原電勢普遍較低，其化合物空氣穩(wěn)定，且不同晶體結構的鈦化合物儲鈉電勢不同，因此被用來開發(fā)負極材料。目前，鈦基材料主要是一些鈦的氧化物和聚陰離子化合物。氧化物包括層狀的Na2Ti3O7、Na0.6[Cr0.6Ti0.4]O2以及尖晶石型的Li4Ti5O12（也被用于鋰離子電池負極）等，聚陰離子化合物包括正交型的NaTiOPO4、NASICON型的NaTi2(PO4)3。這些材料的比容量普遍不高，但具有很多獨特的優(yōu)勢，例如Li4Ti5O12是一種無應變材料，Na0.6[Cr0.6Ti0.4]O2可以同時充當正負極材料，NaTi2(PO4)3可以用于水系鈉離子電池。合金材料：理論比容量巨大，技術難題待克服金屬鈉能與Sn、Sb、In等多種金屬形成合金，可作為鈉離子電池的負極，與鋰離子電池的硅基負極類似。這類材料的優(yōu)勢是理論比容量很高，且反應電勢很低，因此有望制造高能量密度、高電壓的鈉離子電池。但是這類材料的反應動力學性能較差，而且鈉脫嵌前后的體積變化可達數(shù)倍，伴隨巨大的應力，使活性材料容易從集流體表面脫落，比容量快速衰減。有機化合物類：合成條件溫和，尚處研究階段有機負極材料的優(yōu)缺點與有機正極材料類似，目前種類主要包括：羰基化合物、Schiff堿化合物、有機自由基化合物和有機硫化物等，尚處于實驗室研究階段。其他體系：多為過渡金屬的Ⅴ、Ⅵ族化合物，尚處研究階段某些過渡金屬氧化物、硫化物、硒化物、氮化物、磷化物也具有可逆儲鈉的電化學活性，這類材料往往同時伴隨轉換反應和合金化反應，因此其理論比容量可超過相應的合金類負極材料，但也更多的技術難題。(3)電解質材料：液態(tài)電解質為主，形式與鋰電相同電解質是正負極之間物質傳輸?shù)臉蛄?，用來傳輸離子以形成閉合回路，是維持電化學反應的重要保障，不僅直接影響電池的倍率、循環(huán)壽命、自放電等性能，還是決定電池穩(wěn)定性和安全性的核心因素之一。按照物理形態(tài)，鈉離子電池的電解質可分為液態(tài)電解質和固態(tài)電解質。液態(tài)電解質：與鋰電類似，鋰鹽變鈉鹽液態(tài)電解質常被稱為電解液，一般由溶劑、溶質和添加劑組成。由于水的電化學窗口上限不超過2V，因此溶劑是一些極性的非質子有機溶劑，既能大量溶解鈉鹽，又不能釋放質子氫，還要有一定的抗氧化-還原能力，最好還具有較低的粘度。因此，一般將高介電常數(shù)、高粘度的碳酸酯類和低介電常數(shù)、低粘度的醚類混合使用，故電解液高度易燃。溶質主要為具有大半徑陰離子的鈉鹽，分為無機鈉鹽和有機鈉鹽，前者有六氟磷酸鈉、高氯酸鈉等，后者主要包括氟磺酸類鈉鹽、氟磺酰亞胺類鈉鹽等。一般來說，有機鈉鹽的穩(wěn)定性更高，而無機鈉鹽的價格更便宜。目前有望實現(xiàn)產業(yè)化應用的主要是六氟磷酸鈉，其具有相對最佳的電導率，但是對水高度敏感。添加劑在電解液中的含量在5%以下，主要是一些鈉鹽、酯類、腈類、醚類等化合物，起到輔助SEI膜、CEI膜形成，過充保護，以及阻燃等作用。固態(tài)電解質：面向固態(tài)鈉電，尚處研究階段固態(tài)電解質材料主要包括三種類型：無機固態(tài)電解質、聚合物固態(tài)電解質、復合固態(tài)電解質。由于避免了易燃易爆的有機溶劑，電池的安全性得到了實質性提升，并且大大拓寬了電化學窗口，使得高電勢正極材料和金屬鈉負極的使用成為可能，繼而大幅提升全電池能量密度。此外，由于正負極之間有剛性的固態(tài)電解質阻隔，因而不再需要單獨設置隔膜，再配合雙極性電極工藝，電池的系統(tǒng)能量密度還能進一步提升。此類材料目前面臨室溫電導率較低、界面阻抗很大等難題，其產業(yè)化尚需時日。1.2.2.非活性材料：隔膜、集流體、導電劑、黏結劑鈉離子電池中的非活性材料主要包括隔膜、集流體、導電劑、黏結劑等，它們并不直接參與電化學反應，但是必不可少的輔助性材料，其與活性材料的兼容性等因素會對電池性能產生重要影響。(1)隔膜：與鋰離子電池通用隔膜的作用是對正負極進行物理分隔，避免二者直接接觸反應，同時還要確保溶劑分子的浸潤和滲透，允許溶劑化鈉離子的快速通過。理想的隔膜材料應具有良好的電子絕緣性和離子導電性，機械強度高且厚度盡量薄，很高的化學惰性（既不與電解液反應，也不與正負極反應），良好的熱穩(wěn)定性。鋰離子電池中廣泛應用的是聚烯烴類聚合物隔膜，例如PE、PP以及復合膜等，這些隔膜材料都可直接移植到鈉離子電池體系。未來在全固態(tài)鈉離子電池體系中，隔膜材料將不再需要。(2)集流體：正負極均采用鋁箔集流體是正負極活性材料附著的基底構件，約占電池重量的10~13%，用以匯集電極材料產生的電流，并對外釋放傳導。集流體雖不參與電極反應，但卻是電極材料發(fā)揮性能的根本保障，其純度、厚度、應力等參數(shù)間接影響電極實際工作性能。用作集流體的材料須具備優(yōu)良的導電性，與活性物質的接觸電阻小，很高的化學惰性（不與電解液及正負極反應），加工性能好且力學性能穩(wěn)定。在鋰離子電池中，正極集流體為鋁箔，負極集流體為銅箔，以避免低電勢條件下鋁與鋰發(fā)生合金化。在鈉離子電池中，由于鈉與鋁不發(fā)生合金化反應，因而正負極集流體都可使用鋁箔，避免了相對昂貴的銅箔。(3)導電劑：與鋰離子電池相同電極材料在實際使用時，還需要添加導電劑，其主要有三方面作用：減輕電極材料的自身極化，降低活性材料顆粒間以及與集流體之間的接觸電阻，吸附電解液并改善電極的浸潤效果。常用的導電劑為比表面積大、導電性好的碳材料，如炭黑、石墨粉、碳納米管、石墨烯等。(4)黏結劑：與鋰離子電池相同黏結劑的功能是將電極材料、導電劑、集流體三者結合，制成可供使用的完整極片，其用量占比很少，但對電極性能有重要影響。用作黏結劑的材料須具有良好的穩(wěn)定性，易加工，成本低。鈉離子電池常用黏結劑與鋰離子電池相似，多為強極性聚合物，例如聚偏二氟乙烯（PVDF）、海藻酸鈉（SA）、聚丙烯酸（PAA）、羧甲基纖維素鈉（CMC）、聚四氟乙烯（PTFE）等等。1.3.制造工藝與路線：與鋰電一脈相承1.3.1.電極材料合成：僅普魯士藍較為特殊鈉離子電池正極材料合成方法應根據具體材料類別而定，主要分為固相反應法和液相合成法，普魯士藍類材料一般采用液相合成法，具有一定特殊性。氧化物類和聚陰離子類材料既可采用固相反應法也可采用液相合成法，合成工藝基本與鋰離子電池的對應材料相同，因此生產線可在一定程度上兼容。目前，工業(yè)上最廣泛使用固相反應法，該方法制備的產品均勻度有一定局限性，但操作簡單、工藝流程短，適合規(guī)模化生產。液相合成法的產品均勻度高，但相對昂貴，對設備要求高，且廢水較多。此外，還有溶膠凝膠法、微波合成法、噴霧干燥法、離子交換法等技術，普遍成本較高，暫不適用于工業(yè)生產。1.3.2.電池裝配成組：裝配工藝和外觀分類與鋰離子電池相同與鋰離子電池類似，鈉離子電池的生產同樣要經歷制漿、涂覆、裝配、注液、化成等工藝。其中，裝配環(huán)節(jié)主要是將制完的正負極片通過隔膜夾層組合在一起，建立電池內部的鈉離子通路，并隔絕正負極以防內短路。裝配工藝沿用鋰離子電池技術，分為卷繞和疊片工藝，前者又分為圓柱卷繞和方形卷繞。此外，鈉離子電池產品的結構設計和封裝工藝也基本沿襲了鋰離子電池，外觀大致也分為圓柱、軟包和方形硬殼三大類，各有優(yōu)缺點。2.橫向比較：鈉電vs鋰電、液流、鉛酸隨著鈉離子電池產業(yè)化推進，勢必將對其他二次電池技術產生不同程度的影響。首當其沖的是鋰離子電池，以及市場關注度較高的液流電池和早已廣泛應用的鉛酸電池。本節(jié)我們通過對鈉離子電池與以上三種電池技術的橫向對比，對其未來競爭格局作簡要預測。2.1.鈉電vs鋰電：性能媲美磷酸鐵鋰，綜合性價比或更高鈉離子電池是對鋰離子電池的補充和延拓，并非完全替代關系。首先，從性能看，現(xiàn)有鋰離子電池體系并不完美：三元正極電池能量密度高，但循環(huán)壽命較差；磷酸鐵鋰正極電池循環(huán)壽命高，但能量密度較低；錳酸鋰正極電池工作電壓高，但能量密度和循環(huán)壽命都較差。此外，鋰離子電池在低溫下易發(fā)生嚴重的容量衰減，需要一套溫度控制系統(tǒng)，這將消耗電池系統(tǒng)至少5%的能量，且增加了制造成本。相比之下，現(xiàn)有鈉離子電池體系的能量密度已逼近磷酸鐵鋰；循環(huán)壽命雖不及磷酸鐵鋰，但顯著優(yōu)于三元材料和錳酸鋰。其次，從安全性看，由于鈉離子電池的熱失控起始溫度略高于鋰離子電池，因此電芯層面的安全性有所提升，但這兩種電池都需使用高度易燃的有機電解液，都存在熱失控情形下的爆燃風險。從目前的電芯穿刺等破壞性實驗看，鈉離子電池實際安全性可能與磷酸鐵鋰電池相近。最后，從成本看，鈉離子電池能有效降低原材料成本。其一，活性材料（正極、電解質）中的鋰化合物整體被鈉化合物替代，鐵、錳等廉價金屬大量替