一张表看懂胖子钠电池技术与原理

　　胖子钠电池第一篇文章靠著标题成功预言，逆袭了固态电池文章，两天冲几十万浏览量。大概因为受到市场欢迎，我特别注意到现在媒体在谈电池技术时，多已经开始使用行内人的逻辑结构与语言，有时看到媒体写的文章用字，都觉得有熟悉感。作为一个材料人，我蛮相信人们终究会发现，「我们每个人的身上都有1%的绿学院」，谈论跟技术有关的专业时，一定要谈逻辑而不是谈感情。

钠电池的技术与材料路线：主要材料也是正极、负极、电解液、隔离膜

       今天我们继续不藏私与你分享钠电池的技术与材料路线。跟锂电池、铅酸电池一样，钠电池主要材料也是正极、负极、电解液、隔离膜。因为预期钠电池将取代铅酸电池的应用场景，也将挑战电动车、储能系统使用的锂电池，这三者彼此竞合，因此，我用下表整理这三者的材料异同。

（表一）钠电池、锂电池与铅酸电池主要材料比较表
资料来源：颜文群整理

钠电池正极材料路线有三种，预测最后将是各拥其主

       根据成本及应用场景需要的充放电速度，锂电池不同的正级材料用于不同的应用场景，而钠电池目前有三种正极材料路线，分别是层状氧化物、聚阴离子型、普鲁士蓝，还没有形成行业共识。目前实在很难看出哪个正极材料将一统江山，因此只要条件许可，公司的策略大概都是全压，小孩子才做选择，大人我全都要！

（图一）钠电池不同的正极材料路线与锂电池的战力表
资料来源：颜文群整理

       我预测钠电池的正极材料最后将是各拥其主，因为这几个正极材料的成本都有机会大幅下降，所以只要产品到市场阶段处理得宜，都有机会分到蛋糕。

钠电池负极材料路线有五种，预期将由碳基材料出线

       钠电池的负极材料目前有五种路线：碳基材料、钛基材料、合金材料、有机化合物及其他，其中碳基材料的技术成熟度最高，最有机会出线，率先实现量产。

       钠电池制造过程中，不使用石墨作为负极材料，减少制备石墨时需要的3,000度超高温制程，大幅减少能耗，自然降低碳排放，相比起锂电池更环保。不过碳基材料不就是石墨吗？有什么不同？

钠电池的原理：选用碳基材料让钠电池胜出

       碳是一种收放自如的元素，可以靠烧制的制程挤出很多「座位」，增加电池能量密度。碳源的排列是没有规则性的，当你用几百度去烧制时，就可以成为无定型碳，这就是钠电池在使用的碳基材料。无定型碳的座位没有那么多，通道还算大，比较胖的钠可以通过。比较瘦的锂，则可以通过进一步把无定型碳烧制成很有规则性、座位更拥挤的石墨，从而得到更高的能量密度。

（图二）不同温度下碳的物理形状
资料来源：颜文群

       从胖子钠电池的故事中我们学到，一个人的潜力不是你表面上看到的这样，一个人真正的对手也不是你表面上看到的那样，即使在经济衰退的悲观预期氛围下，仍要保持自信，别把自己玩小了。

（本文协同作者为刘烈凯，现任荣炭科技研发经理）

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（封面来源：iStock）