中國粉體網(wǎng)訊  鈉離子電池是一種二次電池，近年來在新能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。事實(shí)上，鈉離子電池最早在20世紀(jì)80年代初便受到關(guān)注，但是由于鋰優(yōu)異的電化學(xué)性能，鈉離子電池尚未得到廣泛研究與應(yīng)用�，F(xiàn)今，隨著電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)時(shí)代的到來，鋰資源的短缺將成為制約鋰離子電池發(fā)展的重要因素，因此迫切需要開發(fā)綜合性能優(yōu)異的下一代儲(chǔ)能電池系統(tǒng)。鈉和鋰屬同一主族，理化性質(zhì)相似，而鈉資源豐富，成本低廉，因此鈉離子電池是非常有前途的電池系統(tǒng)。

2010年后，國內(nèi)外涌現(xiàn)了幾十家研究鈉離子電池的公司。其中，由于國內(nèi)所能查閱到的國外鈉離子電池的研發(fā)公司資訊較少，絕大多數(shù)僅對(duì)其名字和研發(fā)產(chǎn)品的一筆帶過，因此本文將詳細(xì)介紹美國的一家鈉離子電池研發(fā)公司：Natron Energy。

1.公司概況

Colin Wessells于2012年以斯坦福大學(xué)博士生的身份創(chuàng)立了Natron Energy公司（以下簡稱Natron）。公司成立的愿景是提供高安全性、高功率的電池。經(jīng)過不斷擴(kuò)展的科學(xué)家與工程師團(tuán)隊(duì)的開發(fā)，Natron現(xiàn)在在加利福尼亞州圣克拉拉運(yùn)營著一條先進(jìn)的離子鈉電池試點(diǎn)生產(chǎn)線。2020年，Natron成功上市了UL1973 鈉離子電池產(chǎn)品，并開始向數(shù)據(jù)中心、叉車和電動(dòng)汽車快速充電市場的商業(yè)客戶出貨。公司的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)取自現(xiàn)有的鋰離子制造技術(shù)，因此公司能夠快速擴(kuò)展。隨著鈉離子電池供應(yīng)鏈和工廠協(xié)議的達(dá)成，Natron的生產(chǎn)能力預(yù)計(jì)能夠在2022年增加200倍。

2.公司使命

Natron Energy作為一家研究鈉離子電池的公司，無比注重電池的安全性，將高安全性列為研發(fā)的首要目標(biāo)�！拔覀兿嘈烹姵兀╞attery）安全始于基本電池（cell）級(jí)別。我們不在乎你將多少電路固定在電池上，或者你在電池周圍包裹了多少金屬或碳纖維，如果你用的基本電池在所有測試條件下都不是100%安全，那么總會(huì)有麻煩。”

基于此，Natron采用了不同于大多數(shù)鈉離子電池公司所選用的有機(jī)電解液作為自己鈉離子電池產(chǎn)品的電解質(zhì)，而是選擇了更加安全的水系電解液。

3.公司技術(shù)

Natron Energy生產(chǎn)的鈉離子電池的正極材料和負(fù)極材料均采用的是普魯士藍(lán)化合物的路線，電解液采用的是安全的水系電解液。其獲得專利的普魯士藍(lán)電極能夠更快、更頻繁地嵌入和脫嵌鈉離子，并且具有更低的內(nèi)阻。Natron的鈉離子電池聲稱在充電/放電過程中能做到幾乎零應(yīng)變，循環(huán)速度提高10倍，循環(huán)壽命超過50000次。這在其他鈉離子電池產(chǎn)品中處于相當(dāng)高的位置。

圖：Natron Energy生產(chǎn)的鈉離子電池技術(shù)圖

Natron的鈉離子電池可以利用標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子軟包電池生產(chǎn)線生產(chǎn)。同時(shí)，為了資源的可持續(xù)化，Natron的電池不依賴鈷等稀土材料，也沒有采用鋰這樣有供應(yīng)短缺風(fēng)險(xiǎn)的材料。 Natron的電池由包括鋁、鐵、錳和鈉離子在內(nèi)的商品材料制成，是鉛和鋰電池的可靠替代品。

4.公司產(chǎn)品

Natron Energy目前生產(chǎn)的鈉離子電池型號(hào)為BlueTray 4000。BlueTray 4000采用標(biāo)準(zhǔn)1U19英寸機(jī)架式配置，在48V直流電下可放電2分鐘，峰值功率為6kW，工作功率為4kW，可在8分鐘內(nèi)充滿電，并且可以循環(huán)50000次以上。BlueTray 基于核心普魯士藍(lán)電池技術(shù)，已通過UL認(rèn)證并可供購買。

圖：Natron Energy生產(chǎn)的BlueTray 4000鈉離子電池

Natron官方提供的與其他電池的性能對(duì)比圖如下：（注：EDLC:雙電層電容；VRLA:鉛蓄電池；Li-ion:鋰離子電池）

圖：各類電池深度放電循環(huán)壽命對(duì)比

圖：各類電池安全性能對(duì)比（注：Low Fire Risk:低起火風(fēng)險(xiǎn)；No acid:不含酸；No Heavy Metals:不含重金屬）

圖：各類電池功率密度對(duì)比（W/L，2分鐘）

圖：各類電池能量效率對(duì)比（1小時(shí)充放電的循環(huán)效率）

圖：各類電池能量密度對(duì)比

5.公司重要?jiǎng)酉?/strong>

1)2021年7月，Xtreme Power Conversion公司引入了業(yè)界首款以Natron生產(chǎn)的鈉離子電池為特色的架式不間斷電源系統(tǒng)（UPS）。

2)2021年，Natron吸收了大量來自電池和太陽能行業(yè)的研究人員，擴(kuò)展了公司規(guī)模。

3)2020年11月，美國《化學(xué)化工新聞》(C&EN)將Natron評(píng)為 2020年十大值得關(guān)注的初創(chuàng)企業(yè)之一。

4)2020年10月美國《紐約時(shí)報(bào)》將Natron列為為數(shù)不多的在新冠疫情下蓬勃發(fā)展的高科技初創(chuàng)企業(yè)之一。

5)2020年9月，Natron的BlueTray 4000鈉離子電池首次上市。

6)2020年9月，Natron因生產(chǎn)鈉離子電池而獲得美國能源局（ARPA-E）頒發(fā)的2000萬美元獎(jiǎng)金。

7)2019年1月，Natron宣布獲得雪佛龍的戰(zhàn)略科技風(fēng)險(xiǎn)投資。

6.總結(jié)

可以看出，Natron Energy是一家注重安全、環(huán)保的鈉離子電池公司，也是使用普魯士藍(lán)材料的鈉離子電池的世界領(lǐng)頭人之一。其主要生產(chǎn)的鈉離子電池已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，公司的下一步目標(biāo)是形成鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈來擴(kuò)大生產(chǎn)。其生產(chǎn)的鈉離子電池，安全性、原料來源、循環(huán)壽命以及能量效率均十分優(yōu)異，大大超過市面上的鋰離子電池。電池的功率密度略低于鋰離子電池，但是能量密度遠(yuǎn)低于鋰離子電池——僅與鉛蓄電池相當(dāng)。這說明，雖然電池的單位體積輸出功率尚可，但是由于能量密度低，可放電時(shí)長太短。文中有提到，BlueTray 4000在48V直流電下僅能放電兩分鐘。這或許會(huì)成為制約其商業(yè)化的短板，提升電池的能量密度預(yù)計(jì)也將成為公司的重點(diǎn)研發(fā)目標(biāo)。

參考來源：

1.Natron Energy官網(wǎng). https://natron.energy/

2.陳建文，劉勇來. 鈉離子電池專題報(bào)告

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/波德）

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