近年來(lái)，鈉離子電池已成為主流鋰離子技術(shù)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，而鋰離子技術(shù)一直面臨供應(yīng)短缺和主要礦物價(jià)格波動(dòng)的問(wèn)題。鈉離子電池通常被認(rèn)為是一種更便宜的替代品，這主要?dú)w功于豐富的鈉資源以及較低的提取和凈化成本，但一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，鈉離子電池需要一系列技術(shù)進(jìn)步和有利的市場(chǎng)條件才能在價(jià)格上接近現(xiàn)有的鋰離子電池。

斯坦福大學(xué)的一組研究人員評(píng)估了 6,000 多種情景下鈉離子電池的技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)改變了技術(shù)發(fā)展路線圖、供應(yīng)鏈情景、市場(chǎng)滲透率和學(xué)習(xí)率。結(jié)果，他們確定了幾種可能在 2030 年代與低成本鋰離子電池實(shí)現(xiàn)成本競(jìng)爭(zhēng)力的鈉離子電池途徑。

提高競(jìng)爭(zhēng)力最有效的方法之一是提高鈉離子的能量密度，以降低材料強(qiáng)度。目前，密度較低的鈉離子電池每單位儲(chǔ)能成本仍然較高，這可能會(huì)限制其廣泛應(yīng)用。

最重要的是在不使用關(guān)鍵礦物的情況下提高能量密度。研究人員建議，具體來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該以磷酸鐵鋰為目標(biāo)，同時(shí)遠(yuǎn)離鎳。目前，大多數(shù)領(lǐng)先的鈉離子設(shè)計(jì)都依賴(lài)于相對(duì)昂貴的金屬。

陰極是鋰離子電池的主要成本驅(qū)動(dòng)因素，而陽(yáng)極則是鈉離子電池中最昂貴的組件。因此，斯坦福大學(xué)的研究人員認(rèn)為，提高硬碳陽(yáng)極的比容量是另一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)方向。用合金陽(yáng)極(如錫)代替硬碳是可能的方法之一。另一種設(shè)計(jì)方向是完全放棄陽(yáng)極材料，選擇無(wú)陽(yáng)極電池配置。

研究人員還表明，時(shí)間表對(duì)關(guān)鍵礦物供應(yīng)鏈(即鋰、石墨和鎳)的變動(dòng)高度敏感。例如，如果鋰價(jià)格繼續(xù)保持在目前的歷史低位附近，那么鈉離子在未來(lái)十年內(nèi)獲得價(jià)格優(yōu)勢(shì)的技術(shù)路線將更加狹窄。

總之，他們觀察到，工程技術(shù)進(jìn)步對(duì)價(jià)格的影響比通過(guò)邊學(xué)邊做和擴(kuò)大生產(chǎn)來(lái)降低材料價(jià)格的有限空間更大。然而，所有模型結(jié)果都表明，短期內(nèi)要想在與低成本鋰離子變體的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)價(jià)格優(yōu)勢(shì)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

《自然能源》雜志發(fā)表的一項(xiàng)題為《批判性評(píng)估鈉離子技術(shù)路線圖和與鋰離子電池的技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)情景》的研究得出結(jié)論：鈉離子值得進(jìn)行大量的研究、開(kāi)發(fā)和商業(yè)化關(guān)注。

“我們謹(jǐn)慎對(duì)待有關(guān)鋰離子電池(尤其是磷酸鐵鋰電池)在短期或短期內(nèi)(2030 年之前)具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的假設(shè)和承諾，但我們認(rèn)為，在供應(yīng)鏈不穩(wěn)定的情況下，鋰離子電池作為一種可行可擴(kuò)展的鋰離子電池替代品，在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。因此，我們認(rèn)為，投資鈉離子電池開(kāi)發(fā)路線圖以保持與鋰離子電池的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是明智之舉。同樣，鑒于鋰離子電池對(duì)供應(yīng)沖擊的敏感性，不應(yīng)放棄對(duì)鋰離子電池供應(yīng)鏈安全的投資，”該研究指出。

這項(xiàng)研究是斯坦福大學(xué)杜爾可持續(xù)發(fā)展學(xué)院普雷科特 能源研究所 和 斯坦福直線加速器中心新合作開(kāi)展的首項(xiàng)研究 。新項(xiàng)目 STEER評(píng)估了新興能源技術(shù)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)潛力，并為能源轉(zhuǎn)型“建設(shè)什么、在哪里創(chuàng)新以及如何投資”提供建議。