您的下一辆电动汽车可能由盐提供动力——为什么钠离子电池是“下一件大事”
快速阅读: 据《Yanko 设计》最新报道，全球最大电池制造商宁德时代转向钠离子技术，因其成本低、储量大、环境影响小。尽管能量密度低于锂电池，但钠电池在电网储能等领域更具优势。未来，锂钠或将互补共存，推动更可持续的能源发展。
如果用来调味的盐，恰好也是给电子设备供电的盐，会怎样？
没错——全球40%的锂离子电池由宁德时代制造，这家巨头现在计划将未来一半业务转向钠离子技术，这似乎标志着锂的时代已经结束。当一家靠锂起家的公司开始转向其他技术时，这意味着重大变革即将到来。
每个人至少拥有五种依赖锂离子电池供电的物品。它们存在于手机、视频门铃、耳机，甚至是电动汽车中。基于锂的电池如今实际上支撑着世界的运转，但它们存在一个根本问题——不稳定、相对稀缺，且获取过程对环境破坏严重。
因此，全球最大的电池制造商正寻求最佳替代方案——也就是用来装饰玛格丽塔酒杯的同一物质。没错——盐，或者科学家所说的氯化钠。这个常被忽视的“老二”与备受关注的“老大”锂相比，两种元素都具备一个重要特性：它们易于释放电子，因此成为理想的电池材料。
但是钠原子比锂原子更重更大，这成为该技术的主要短板：能量密度。当前钠离子电池的能量密度约为每千克160-200瓦时，而锂离子电池可达300瓦时/千克。鉴于现有电动车电池已较重，这些劣势在电动车制造中会迅速显现。用钠取代锂会使电池重量几乎翻倍，严重影响整车重量及续航里程。
然而，尽管有此局限，钠在电池技术中的应用日益广泛。原因显而易见，超越规格表来看时。地球上海洋蕴含约1800亿吨钠，如此庞大的储量让“丰富”一词显得过于轻描淡写。相比之下，锂主要存在于偏远盐湖和硬岩矿床中，集中于南美洲“锂三角”等地缘政治复杂地区和非洲冲突频发地带。提取锂需在干旱地区大量取水，引发环境争议和社会矛盾；而钠可从海水或普通盐矿中通过更简便、资源消耗更低的方式提取，二者环境足迹差异显著。
成本因素在这次转型中也起到关键作用。盐依然稳定且充裕，而锂价过去三年因产量增加下跌七成，威胁到电动汽车普及。比亚迪（特斯拉最强劲的全球对手）预计钠电池有望将锂成本降低30%-70%。对每千瓦时成本决定市场胜负的行业而言，这不是优势，而是可能制胜的关键。
宁德时代并非仅讨论钠的潜在价值——他们已实现商业化。其Freevoy电池包结合锂离子和钠离子电池，为长续航电动车打造混合系统，兼顾钠的成本优势和锂的能量密度。其第二代钠电池承诺能量密度超200瓦时/千克，虽仍不及锂，但相较第一代的160瓦时/千克已是显著提升。这一差距缩小速度超出许多人的预期。
同时，比亚迪正采取更大胆举措。其在建的钠离子超级工厂预计2027年全面投产后，年产能达30吉瓦时，足够供应约60万辆电动汽车。以此为参照，这一产能超过2023年整个英国电动汽车市场规模。这场钠热潮不仅限于中国企业。浙江胡纳能源近期启动一条4吉瓦时产线，并计划将产能提升五倍。在美国，初创公司Natron Energy在密歇根州设立试点工厂后，又在北卡罗来纳州投建24吉瓦时产能设施。
钠离子因其较大尺寸和不同化学性质，能有效避免镀层效应。宁德时代宣称其第二代钠电池可在零下40摄氏度（零下40华氏度）可靠工作，这是摄氏度和华氏度交汇点，传统锂离子电池在此几乎失灵。钠离子因其较大的尺寸和不同的化学性质，能够抵抗锂电镀现象。宁德时代（CATL）声称其第二代钠电池在低至-40°C（-40°F）的温度下仍能可靠运行——这是华氏度和摄氏度相等的温度，而传统锂离子电池在此温度下几乎完全失效。
对于北方气候地区的驾驶者来说，这不仅仅是技术上的小差异——这是冬季是否能顺利抵达目的地还是需要叫拖车的区别。对于车队运营商而言，则意味着无论什么季节续航里程都能保持稳定。在高温环境下，钠电池展现出优越的热稳定性。它们不太容易发生热失控现象——即电池的连锁反应，可能导致火灾。对于澳大利亚或加利福尼亚等炎热且易发生火灾的电网储能设施所在地区，这种安全特性可能具有决定性意义。
TAQ团队：改变游戏规则的MIT突破
尽管商用钠电池正在迅速发展，研究人员正从另一个角度解决钠电池的能量密度限制问题。麻省理工学院Dincă实验室的科学家们开发了一种名为TAQ（双四氨基苯醌）的有机阴极材料，这可能会从根本上改变钠电池的格局。传统阴极依赖于钴和镍等稀缺、昂贵且提取过程对环境有害的金属。TAQ用碳、氢、氧和氮取代了这些元素——这些元素如此丰富以至于构成了生命本身的基础。研究人员声称其性能可与基于钴的阴极媲美，但成本仅为三分之一。
这一发展的特别引人注目之处在于其工业支持。最初的研究由兰博基尼提供资金支持——并不是一家以投资没有性能潜力的技术而闻名的公司。当一家制造时速200英里超级跑车的制造商对钠电池感兴趣时，这暗示该技术的局限性可能是暂时的而非本质性的。
当盐进入伤口：面临的挑战
尽管势头强劲，钠离子技术仍面临重大阻力。由于产量增加，锂价在过去三年内暴跌70%，这暂时削弱了替代方案的经济吸引力。电池行业周期性显著，当锂价低廉时，钠的成本优势显得不那么有吸引力。钠电池制造商依然规模较小，未能从规模经济中受益，从而形成了典型的‘先有鸡还是先有蛋’的困境。他们需要产量来降低成本，但在缺乏竞争力的成本下又难以实现产量。这一挑战导致瑞典制造商Northvolt在2023年推出一款有前景的钠电池后申请破产保护。
尽管势头强劲，钠离子技术仍面临重大阻力。由于产量增加，锂价在过去三年内暴跌70%，这暂时削弱了替代方案的经济吸引力。电池行业周期性显著，当锂价低廉时，钠的成本优势显得不那么有吸引力。该技术还面临既得利益的阻碍。锂供应链代表了从矿山到加工设施再到电池工厂的数万亿美元投资。这种工业动力产生了对变革的阻力，即使替代方案提供了令人信服的优势。
尽管势头强劲，钠离子技术仍面临重大阻力。由于产量增加，锂价在过去三年内暴跌70%，这暂时削弱了替代方案的经济吸引力。电池行业周期性显著，当锂价低廉时，钠的成本优势显得不那么有吸引力。
钠分层：找到每种化学物质的最佳应用领域
最有可能的未来不是锂的全面取代，而是战略性地部署钠，在其优势最为重要的应用场景中，同时最小化其劣势。电网规模的储能代表了钠电池最有潜力的应用场景。当电池是固定式的，成本、安全性和寿命比能量密度更重要——这些都是钠电池的优势所在。随着太阳能和风能部署加速，对经济型储能的需求将激增，这为钠技术创造了自然市场。
对于电动汽车而言，一种分段的方法似乎更有可能。预算车型和城市配送车辆可能会率先采用钠电池，利用其较低的成本和出色的低温性能，而无需长续航车辆所需的高能量密度。高端车型可能会继续使用锂多年，或者采用像宁德时代的Freevoy这样的混合系统，结合两种化学成分。
电网规模的储能代表了钠电池最有潜力的应用场景。当电池是固定式的，成本、安全性和寿命比能量密度更重要——这些都是钠电池的优势所在。随着太阳能和风能部署加速，对经济型储能的需求将激增，这为钠技术创造了自然市场。
这种市场细分与我们所看到的锂离子电池本身的情况类似。不同配方——NMC、LFP、NCA——依据各自特点找到适用场景，而不是单一化学成分主导所有应用。
值得它的盐：钠能源的未来
电池技术通过持续迭代而非戏剧性突破不断发展。钠离子电池体现了这一模式——它们不会使锂过时，而是通过弥补当前储能生态系统中的特定弱点来补充锂。
对于消费者而言，这一转变意味着更实惠的电动汽车，在寒冷气候下表现更好。对于电网运营商而言，它提供了更便宜、更安全的储能解决方案。对于地球而言，它代表了一条更可持续的发展路径，减少对有问题的采矿作业的依赖，并在全球范围内使清洁能源更加普及。
钠革命不会一蹴而就。技术惯性、现有投资以及对锂离子电池的持续改进确保了逐步过渡。但轨迹似乎越来越清晰：那颗平凡的白色晶体——调味料——即将成为我们电气化未来的重要动力来源。
下次你拿起盐罐时，请想想，你手中拿着的盐可能成为未来能源系统的关键。在这个世界痴迷于稀有材料和复杂解决方案的时代，用地球最常见的元素之一来驱动未来，蕴含着一种独特的简洁之美。
(以上内容均由Ai生成)
