中國製造商Hina開發的一款廣泛使用的鈉離子電池，其性能和製造品質已達到可與特斯拉鋰離子電池媲美的水平，根據發表在Cell Press期刊《Cell Reports Physical Science》上的研究。
研究結果顯示，鈉離子技術有望成為未來電動車和大型儲能系統的低成本替代方案。然而，為達成此目標，該電池在低溫充電和能量密度方面仍需進一步改進。與鋰不同，鈉的儲量豐富且易於取得，使其成為降低電池成本和供應鏈顧慮的吸引人材料。
「良好的均勻性、高功率能力和強勁的低溫性能的結合，使這些電池對固定式儲能、電網服務以及對潛在較低成本和資源可用性比最大續航里程更重要的短程或商用車輛具有吸引力。」德國亞琛工業大學（RWTH Aachen University）的電池研究員Moritz Schütte表示。
將鈉離子電池與特斯拉技術進行比較
為了評估Hina電池，Schütte及其同事使用阻抗光譜法（一種無損測量電池均勻性的方法）檢查了120個鈉離子電池。
研究人員隨後在各種實際操作條件下測試了這些電池。性能測量涵蓋了從-20°C到45°C的不同電流水平和溫度。該團隊還使用X光檢查了電池的內部結構，然後將其拆解以分析電極尺寸、材料成分和微觀結構特徵。
一個顯著的發現是該電池採用無極耳、雙鋁箔集流體設計。這種配置有助於降低電阻，並促進電池內部更均勻的溫度分佈。研究人員指出，這種設計與特斯拉電池目前採用的架構非常相似。
「我們對電池的均勻性感到非常驚喜。」Schütte說。
儘管結果令人鼓舞，研究人員仍確定了鈉離子電池在幾個方面仍落後於領先的鋰離子技術。
「高功率性能比人們預期的早期商業鈉離子產品要好。」Schütte說。「然而，對於需要經常在低環境溫度下充電的應用，適當的熱管理或操作策略將非常重要，因為低溫充電仍然是一個明顯的弱點。」
該團隊還在電池陰極的某些區域檢測到意外高濃度的銅。此外，銅在這些區域的分佈也不均勻。
據Schütte稱，這一發現「引發了關於其在性能和老化中作用的有趣問題」。
「看到未來不含鎳和銅，同時又能實現競爭性能量密度的鈉離子技術將令人興奮。」他說。
為什麼鈉對未來電池很重要
由於鈉的儲量遠比鋰豐富且廣泛可用，製造商有可能降低原材料成本，同時減少長期的供應鏈風險。
鈉離子電池在負載下也能在寒冷條件下保持強勁性能，這使其對固定式能源儲存系統和在較冷氣候下運行的移動應用具有吸引力。
「然而，當今商業化的鈉離子電池的能量密度通常低於最好的鋰離子電池，而且該技術整體上還不夠成熟。」Schütte說。
研究人員計劃專注於改善低溫充電性能，目標是實現0°C以下更安全、更有效的充電。
額外的工作還將探索優化鈉離子電池所用材料的方法。
「硬碳陽極和電解液配方的進步可能尤其有前景。」他說。
該研究得到了聯邦研究、技術和太空部以及聯邦經濟事務和能源部的支持。
