在全球「碳中和」與電動(dòng)化浪潮下,電池技術(shù)的重要性前所未有。過去二十多年,鋰離子電池一直是主角,支撐智能手機(jī)、電動(dòng)車與儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速發(fā)展。然而,鋰資源分布集中、成本波動(dòng)明顯,加上開採鏈條牽涉環(huán)境與地緣風(fēng)險(xiǎn),使全球產(chǎn)業(yè)界開始思考:下一代電池是否必須只有鋰這一條路?
在這個(gè)問題下,鈉離子電池逐漸走上舞臺(tái),成為被寄予厚望的新能源儲(chǔ)能技術(shù)之一。
工作原理相似 資源優(yōu)勢(shì)突出
從工作原理來看,鈉離子電池與鋰離子電池極為相似——充放電過程均依靠離子在正負(fù)極間穿梭。不同之處在於,鈉取代鋰作為核心載流離子。鈉元素在地殼含量極為豐富,供應(yīng)鏈分散、來源廣泛,意味著成本更穩(wěn)定、投入門檻更低。
此外,鈉離子電池在安全性與低溫表現(xiàn)方面具備潛在優(yōu)勢(shì),尤其適合寒冷地區(qū)、離網(wǎng)場(chǎng)景與大型儲(chǔ)能用途。對(duì)於依賴穩(wěn)定供電的電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)和再生能源設(shè)施而言,這是一項(xiàng)具備現(xiàn)實(shí)意義的特質(zhì)。
過去,鈉離子電池一直停留在實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模試產(chǎn)階段。但近年發(fā)展顯著提速,逐漸邁向商業(yè)化。
2025年,中國(guó)已率先出現(xiàn)鈉離子電池量產(chǎn)示範(fàn)案例,並推出搭載鈉離子電池的商用儲(chǔ)能系統(tǒng)與入門級(jí)電動(dòng)車型,顯示技術(shù)已具備初步落地條件。部分企業(yè)更宣稱能量密度達(dá)到百餘 Wh/kg,與鋰鐵磷酸電池接近,具備實(shí)際部署價(jià)值。
在應(yīng)用方面,鈉離子電池已進(jìn)入風(fēng)光發(fā)電配套儲(chǔ)能項(xiàng)目,協(xié)助平衡電網(wǎng)負(fù)荷;亦有企業(yè)將其導(dǎo)入低速電動(dòng)車與共享交通設(shè)備,利用其低成本與安全特性建立差異化市場(chǎng)。這些實(shí)例標(biāo)誌著鈉電從「概念」逐步走向「現(xiàn)場(chǎng)」。
鈉離子電池不僅是能源產(chǎn)業(yè)的新焦點(diǎn),亦是一個(gè)極佳的跨學(xué)科題材。從材料科學(xué),到電化學(xué)、工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與供應(yīng)鏈議題,均能成為中學(xué)、大專與科研項(xiàng)目的切入點(diǎn)。
例如,硬碳負(fù)極材料的儲(chǔ)鈉機(jī)理、正極結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化、固態(tài)鈉離子電池的安全性提升等,都是目前研究熱點(diǎn)。對(duì)於推動(dòng) STEM 教育的香港與大灣區(qū)而言,這項(xiàng)技術(shù)提供了難得的實(shí)驗(yàn)?zāi)P团c創(chuàng)科題材,有助培養(yǎng)能源科技人才。
「分場(chǎng)景競(jìng)爭(zhēng)」?jié)M足高要求場(chǎng)景
首先,其能量密度普遍低於主流鋰電池,意味著更大的體積與重量限制難以滿足高續(xù)航電動(dòng)車等高要求場(chǎng)景。其次,循環(huán)壽命、快充性能與低溫極限仍需進(jìn)一步改良,材料穩(wěn)定性亦是科研攻關(guān)重點(diǎn)。商業(yè)層面上,產(chǎn)能擴(kuò)建、標(biāo)準(zhǔn)制定、回收體系與供應(yīng)鏈重構(gòu)亦需時(shí)間。從市場(chǎng)接受度來看,鈉電要贏得信任,需要更多示範(fàn)案例與長(zhǎng)周期性能驗(yàn)證。
換言之,鈉離子電池不是「全面替代」,而更像「分場(chǎng)景競(jìng)爭(zhēng)」:鋰電仍在高端市場(chǎng)佔(zhàn)優(yōu),鈉電則有望在低成本儲(chǔ)能與入門電動(dòng)出行中發(fā)揮作用。
能源技術(shù)的革命往往不是單一突破,而是時(shí)間、政策、成本與需求共同推動(dòng)的結(jié)果。若鈉離子電池在未來數(shù)年實(shí)現(xiàn)性能提升與規(guī)模化生產(chǎn),其低成本與資源優(yōu)勢(shì)將可能重塑全球儲(chǔ)能格局,尤其是在再生能源滲透率不斷提高的情況下,低成本儲(chǔ)能將成為關(guān)鍵支柱。
同時(shí),鈉電的崛起亦可能緩解鋰資源壓力,推動(dòng)電池市場(chǎng)多元競(jìng)爭(zhēng),促使技術(shù)更健康地發(fā)展。鈉離子電池不是「替代鋰」的口號(hào),而是一項(xiàng)具備現(xiàn)實(shí)意義的能源補(bǔ)充方案。它的價(jià)值不僅在於技術(shù),更在於讓全球能源儲(chǔ)存的未來擁有更多選擇。
當(dāng)能源轉(zhuǎn)型拉開新篇章,誰能掌握更安全、更普惠、更低成本的儲(chǔ)能技術(shù),誰便能在未來競(jìng)賽中佔(zhàn)據(jù)先機(jī)。而鈉離子電池,或許正是那條值得關(guān)注的新賽道。
●李倬延
香港新興科技教育協(xié)會(huì)培育科普人才,提高各界對(duì)科技創(chuàng)意應(yīng)用的認(rèn)識(shí),為香港青年提供更多機(jī)會(huì)參與國(guó)際性及大中華地區(qū)的科技創(chuàng)意活動(dòng),詳情可瀏覽www.hknetea.org。

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