电网系统里用不完的电都去哪儿了？很可能跑到这里了……( 二 )

钠离子电池的工作原理
和锂离子电池一样，钠离子电池的主要结构也包括正极、负极、电解质、隔膜、集流体等，只是电池内传导的不再是锂离子，而是钠离子。
正负极被电解质浸润以保证离子导通，隔膜用以将正负极隔开防止内短路，集流体则起收集和传导电子的作用。

钠离子电池结构示意图
充电时，钠离子从正极脱出，经电解质嵌入负极，电子经外电路由正极向负极迁移，实现能量的存储。放电过程与充电过程相反，实现能量的输出。
正常情况下，钠离子在正负极材料的嵌入脱出不会破坏材料的晶体结构，使得反应高度可逆，从而保证电池可以反复使用。
钠离子电池的优势
01
钠资源储量丰富
相比锂资源的稀缺与分布不均，钠资源可谓储量丰富且分布广泛。如果对比一下锂元素和钠元素在地壳里的丰富度……

嗯，一目了然
这就使得钠离子电池的制造成本更低、且无发展瓶颈。
02
更廉价的电极材料
在锂离子电池的许多材料中， Ni和Co是不可或缺的元素，但这却都是贵金属。
而钠离子电池却不一样。近些年来，中科院物理所胡勇胜课题组陆续研发出具有可观电压和比容量的Cu基氧化物正极材料以及无烟煤基负极材料。
这使得钠离子电池在正极材料上可脱离Ni、Co等贵金属，转而使用Cu、Fe、Mn等更为廉价的金属；在负极材料上也获得了最高的性价比。

各金属产量对比图
03
低浓度电解液
电解液是连接正极与负极的桥梁，也是离子传输的必经之路。理想的电解液需要兼顾离子电导率、液态温度范围、稳定性等。
按常理来说，电解液中离子浓度越高，越有利于离子的传导。但浓度的上升也会带来黏度变大等其它问题，故不能一味地追求高浓度。
而相比锂离子，钠离子具有更小的斯托克斯半径，故低浓度的钠盐电解液也能同样具有较高的离子电导率，从而减小了黏度所带来的影响。
04
更廉价的集流体
钠不会和铝发生合金化反应，故可以选用廉价的铝箔作为集流体，进一步降低了成本。（由于锂易和其它金属发生合金化反应，故只能选用略贵的铜箔做集流体）
05
更优的倍率性能、高低温性能
所谓倍率，即充放电速率，而高倍率充电就是我们现在常见的快充。钠离子电池显示出了比锂离子电池更优的倍率性能，即可以在短时间内充满电且容量保持率高。

高低温性能即电池可以正常工作的温度区间。相比锂离子电池，钠离子电池可以在低至约-30℃、高至约80℃的环境中正常工作。
06
更高的安全性
可能有的朋友会问，钠的性质比锂更为活泼，那制造出的电池安全吗？
这点大可不必担心，为了避免枝晶带来的安全问题，钠离子电池不会选用金属钠单质作为负极材料（就像锂离子电池不用金属锂单质作为负极一样），而会选用碳类材料作为负极、钠的化合物（钠盐）作为正极。
无论是碳类材料还是钠盐都是稳定的，在钠离子嵌入脱出时不会发生反应，同时能避免产生枝晶。
在安全性测试（加热、过充、短路、跌落、针刺、海水浸泡等）中，钠离子电池能做到不起火爆炸，展现出良好的安全性能。