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全球首辆使用钠离子电池驱动的低速电动汽车在中科院物理所研发成功。钠离子电池又是一种什么电池呢？
钠电池和锂电池均是摇椅式二次电池，是一种依靠离子在正负电极之间往返嵌入和脱出的二次电池，其中正极和负极材料均允许钠离子可逆地插入和脱出。在充电过程中，钠离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，同时电子的补偿电荷经外电路供给到负极，使正负极发生氧化还原反应，保证正负极电荷平衡；放电时则相反。
钠离子电池理论能量密度上限低于三元锂电池，但与磷酸铁锂电池有一定重合。目前可实现能量密度为 70-200Wh/kg，约为锂离子电池的一半。
数据对比，锂离子电池能量密度大约为 150-350Wh/kg：其中磷酸铁锂电池约 150-210Wh/kg，而三元锂电池能量密度较高，约为 200-350Wh/kg。
1.2.2 循环次数较高
钠离子电池循环次数与能量密度存在负相关关系，低能量密度下一般出现高循环次数，高能量密度下对应低循环次数。
1.2.3
高低温环境下放电表现更佳
钠离子电池在高低温环境里表现更优异。锂离子电池在寒冷的环境下容易活性降低，比容量大幅度下降。而钠离子电池在在 -20℃低温下可以放出 90% 的容量，在 -40 ℃低温下可以放出 70% 的容量，在高温 80 ℃时仍然可以正常循环充放电使用。
1.2.4 热失控风险低
钠离子电池的安全性能较高，可以有效降低存储和运输成本。钠离子电池在过充、过放、短路、针刺等测试中不起火、不爆炸。而锂离子电池热失控温度更高，在高温环境下容易因为钝化、氧化而不自燃。而且钠盐电解质的电化学窗口较大，电解质在参与反应的过程中分解的可能性更低，电池系统的稳定性更高。钠离子电池的稳定性对存储和运输的要求较低，可以有效降低成本。
不同电池性能对比（来源
：
《钠离子电池：从基础研究到工程化探索》
）
部分公司钠离子电池能量密度及循环次数
（来源：
各公司官网，财通证券
）
【基本原理】
锂离子电池作为绿色环保的储能器件， 因具有能量密度高、循环寿命长、安全无污染等突出优势， 在电子市场、新能源汽车等储能领域得到了广泛应用， 大大提高了人类的生产生活水平。
钠离子电池
体系的嵌钠材料实际上与嵌锂材料的研究工作基本同时出现，即在 20 世纪七、八十年代就开始相关探索，但由于相对嵌锂材料来说，嵌钠材料的容量和结构稳定性都较差，且构建全电池的比能量也较低，因此，在便携式电子产品蓬勃发展的爆发年代，这种较低能量密度的电池体系难以受到重视。
然而，随着锂离子电池市场需求的不断增长， 锂资源短缺和价格上涨等问题严重阻碍了其发展。钠离子电池由于具有资源丰富、价格低廉、分布广等突出优势， 引起了人们的广泛关注， 并有望成为锂离子电池的替代品。近几年关于钠离子电池的研究取得了一定的成果， 研究体系也得到了完善。钠离子电池的主要特点有：
①钠资源丰富， 价格低廉;②钠离子电池与锂离子电池的工作机理相似; ③离子电导率相同时， 钠盐比锂盐电解液的浓度低， 因此成本更低;④由于钠离子不与铝形成合金， 钠离子电池的集流体可以使用铝箔， 成本更低; ⑤由于钠离子电池比锂离子电池的内阻高一些， 所以当发生短路等现象时钠离子电池的安全性能相对更高; ⑥钠离子具有更好的界面动力学能力， 与锂离子相比
溶剂化能
更低。
钠离子电池电极材料制备研究， 其中正极材料的研究主要包括
过渡金属氧化物
、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝类化合物等。
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mp.weixin.qq.com/s/NvzN
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钠离子电池电极负极材料主要包括碳基材料、合金材料和金属氧化物材料等。
钠离子电池的研究正面临着巨大的挑战， 虽然在材料结构和体系上已有较多研究， 也展现了较好的
电化学
性能， 但可用于实际大规模钠离子电池的电极材料体系仍不多， 容量和倍率性能仍是制约其发展的关键因素 。
钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，其工作原理如下图。充电时，钠离子从正极脱出经过电解液嵌入负极中，为平衡电荷电子从外电路向负极移动 ；放电时，则完全相反。这种钠离子在正负极来回脱出/嵌入的过程像摇椅来回摇摆的过程因此钠离子电池也被称为“摇椅式电池”。
在理想情况下，钠离子能够完全进行可逆的脱出与嵌入，而不会造成晶体结构的破坏。对钠离子电池正极材料的要求主要有以下几点：
（1）正极的
氧化还原电势
高，在负极电极电势一定的情况下全电池可以获得更高的工作电压，从而提高电池整体的能量密度；（2）质量比容量和体积比容量大，即有限的质量或体积的正极材料可以提供更多容量；（3）电解液稳定性高，且在循环过程中结构稳定，可保证电池具有较长的循环寿命；（4）较高的电子电导率可以降低电池内阻；（5）较高的离子电导率要求电极结构有合适的钠离子扩散通道和较低的离子迁移势垒；（6）能量转换效率和
能量保持率
较高；（7）空气中其结构稳定，可以避免由存放导致的性质恶化问题；（8）安全无毒、原材料成本低廉、容易制备，可以显著降低钠离子电池成本。目前，钠离子电池的
正极材料
主要分为五种类型：氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类、氟化物类、有机化合物类，其中前三种类型的成熟度最高，已进入产业化初期。
（1）氧化物类氧化物类正极材料一般为过渡金属氧化物，主要包括层状结构氧化物和隧道结构氧化物。层状氧化物的研究最早也最广泛，相比于锂离子电池仅Mn、Co、Ni三种元素的层状氧化物正极具有可逆电化学活性，钠离子电池的选择范围更广，第四周期从Ti至Ni的过渡金属都具有高活性，其工作机理也更为复杂，常伴随多种相变行为。（2）聚阴离子类钠基聚阴离子类化合物是指由聚阴离子多面体和过渡金属离子多面体通过强共价键连接形成的具有三维网络结构的化合物。聚阴离子类化合物主要包括：磷酸盐(橄榄石 结构NaMPO4、NASICON型结构Na3M2(PO4)3和
焦磷酸盐
结构Na2MP2O7)、硫酸盐(Na2M(SO4)2·2H2O，M为
