钠离子电池最新突破：补钠技术的进展与挑战

在现如今新能源汽车销量增涨、技术大爆发的时代，对动力电池的技术要求也在提升。现如今动力电池正极材料主要还是以三元锂和磷酸铁锂为主的锂元素正极材料。但行业内各电池企业在成本+技术的综合考量下，对其他元素材料进行积极探索，钠离子电池就是考虑的范围之一。

之所以钠离子电池会被考虑，主要还是因为钠元素在地球中的储量较为丰富，如果实现钠离子电池大规模商业化量产，成本能够比锂离子电池低很多，是很好的替代品。

资料显示，钠元素在地球资源储量中占比为2.74%，大约是锂储量的420倍，并且我国还是全球钠资源储量较为丰富的国家之一。此前的一份数据报告显示，17家钠离子电池企业参加评测的产品最高的钠离子电池能量密度已经能够达到160Wh/Kg左右，已经开始逐渐应用到A00级电动车型上。

除了钠元素储量丰富以外，还有就是钠离子电池和锂离子电池其实有很多共同性，一方面是电池结构相似，都是由正极、电解质、隔膜、负极等材料组成，另一方面则是电池原理也基本相同，都是通过离子（锂离子电池是锂离子，钠离子电池则是钠离子）在正负极之间脱出与嵌入的循环往复运动来实现电荷转移，这也叫做“摇椅式”工作原理。

因此，在相关技术研发工作方面，钠离子电池很大一部分都可以参考锂离子电池，毕竟锂离子电池已经商业化应用多年，技术相当成熟。

在锂电池首次充电的过程中，电解液在石墨负极表面进行反应形成固体电解质界面膜（SEI膜），消耗大量由正极析出的锂，从而导致锂电池的容量和能量密度衰减。因此，为了抵消形成SEI膜对电池造成的不可逆锂损耗，维持电池的总容量和能量密度，通常会进行补锂。补锂技术也叫做预锂化或者嵌锂技术，在锂电池工作前向电池内部增加锂以此达到补充锂离子的目的。常见的补锂技术包括正极补锂和负极补锂。

同样的情况在钠离子电池中也会存在，钠离子电池的循环稳定性同样受到SEI膜造成的不可逆钠离子损耗，因此有团队通过预钠化技术，在电池制造过程中预先注入钠离子，以补偿电池循环中不可逆钠损失。

该团队预钠化操作主要包括阴极（电池正极）和阳极（电池负极）两种操作，重点发展的技术方向其实主要还是对阳极进行补钠，主要有接触预钠化以及溶液化学预钠化。

直接接触预钠化是通过物理接触将钠金属直接与阳极材料接触，从而将钠离子进行转移的预钠化方法。通常使用钠金属粉末或者钠金属箔与阳极材料直接混合或接触，钠金属中的活性钠离子迁移到阳极材料表面，形成稳定的固体电解质界面（SEI）膜，补充了在初次充放电循环中不可逆损失的钠离子，从而达到提高电池循环稳定性和安全性的效果。

溶液化学预钠化是通过使用具有强还原性的钠基有机试剂，将活性钠补充到阳极材料中。常用的有机钠试剂包括钠萘和钠联苯，能够在阳极材料表面发生氧化还原反应，释放钠离子。与固体金属钠源相比，使用溶液进行预钠化的好处是溶液中的钠离子可以均匀分散，有助于钠离子更好地嵌入到阳极材料中。

钠离子电池技术逐渐进步，其在储能和新能源汽车领域的应用前景日益广阔。通过借鉴锂离子电池的预锂化技术对钠离子进行预钠化提升钠离子电池性能，有效补偿不可逆钠损失，是增强钠离子电池的循环稳定性和安全性的重要手段。

未来，随着成本的降低和性能的进一步优化，钠离子电池有望成为锂离子电池的有力补充，共同推动清洁能源的可持续发展。

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