查尔姆斯理工大学证实钠电池潜力 有望替代锂电池

盖世汽车讯 向无化石燃料社会过渡意味着市场对电池的需求正在快速增加。与此同时，这种增长将意味着金属锂和钴的短缺，而这两种金属是最常见电池类型的关键成分。因此钠离子电池成为非常有潜力的替代电池，其主要原材料是食盐和来自林业的生物质。据外媒报道，瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）的研究人员表明，这些钠离子电池对气候的影响与锂离子电池相当，而且没有原材料耗尽的风险。

图片来源：查尔姆斯理工大学

查尔姆斯理工大学环境系统分析副教授Rickard Arvidsson表示：“未来电池中使用的材料对于转向可再生能源和无化石燃料车队至关重要。锂离子电池正在成为世界上的主导技术，它们比化石技术更环保，特别是在运输方面。但锂原材料的开发面临瓶颈。锂电池的生产速度无法与电动汽车的生产速度相同，而且从长远来看，存款有耗尽的风险。”除此之外，锂和钴等关键电池材料主要在世界上少数几个地方开采，因此对供应链而言也存在巨大风险。

钠离子电池提供有前景的技术

新电池技术的发展正在快速发展，以寻求下一代可持续能源存储，不仅应该具有较长的使用寿命和较高的能量密度，还要易于生产。查尔姆斯理工大学的研究团队选择研究钠离子电池，含有常见氯化钠中常见的物质钠而非锂。在一项新的研究中，研究人员对电池进行了生命周期评估，检查了原材料提取和制造过程中对环境和资源的总体影响。

“我们得出的结论是，钠离子电池在对矿产资源稀缺的影响比锂离子电池要更小，在对气候影响方面也是如此。根据考虑环境，钠离子电池的理论蓄电能力最终可达到每千瓦时60至100公斤二氧化碳当量，这低于此前报道的同类钠离子电池。因此该技术一定具有潜力。”Rickard Arvidsson说道。

研究人员还确定了一些有可能进一步减少气候影响的措施，例如开发环境更友好的电解质，因为电解质占电池总影响的很大一部分。

绿色能源需要储能

如今的钠离子电池已有望用于电网中的固定储能，并且随着不断发展，未来它们也可能用于电动汽车。

Rickard Arvidsson表示：“能源储存是风能和太阳能扩张的先决条件。鉴于储存主要是通过电池完成的，因此问题主要在这些电池将由什么制成？对锂和钴的需求增加是否可能会成为这一发展的障碍。”

钠离子电池的主要优点是其材料丰富，在世界各地都可以找到。在查尔默斯研究人员研究的示例中，电池中的一个电极（阴极）以钠离子作为电荷载体，另一个电极（阳极）由硬碳组成，其中硬碳可以由林业的生物质生产。从生产工艺和地缘政治角度来看，钠离子电池也是可以加速向无化石社会过渡的替代方案。

“基于丰富原材料的电池可以减少电池制造商和国家的地缘政治风险和对特定地区的依赖，”Rickard Arvidsson表示。

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该研究是对两种不同钠离子电池的前瞻性生命周期评估，计算从从原材料提取到电池制造的环境和资源影响。该研究的功能单位是电池层面1kWh的理论蓄电容量。两种类型的电芯均主要基于丰富的原材料。阳极由生物木质素或化石原料中的硬碳制成，阴极由所谓的“普鲁士白”（由钠、铁、碳和氮组成）制成。电解质含有钠盐。对生产进行建模以对应未来的大规模生产。例如，电池电芯的实际生产是基于当今超级工厂大规模生产锂离子电池。

研究人员测试了两种不同的电力组合，以及两种不同类型的分配方法，即资源和排放的分配。一种方法是根据质量在副产品之间分配气候和资源影响，另一种方法是将所有影响分配给主要产品（钠离子电池及其组件和材料）。