中國粉體網訊 鈉離子電池是一種二次電池，近年來在新能源儲存與轉換領域引起了廣泛關注。事實上，鈉離子電池最早在20世紀80年代初便受到關注，但是由于鋰優異的電化學性能，鈉離子電池尚未得到廣泛研究與應用。現今，隨著電動汽車和智能電網時代的到來，鋰資源的短缺將成為制約鋰離子電池發展的重要因素，因此迫切需要開發綜合性能優異的下一代儲能電池系統。鈉和鋰屬同一主族，理化性質相似，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。
2010年后，國內外涌現了幾十家研究鈉離子電池的公司。其中，由于國內所能查閱到的國外鈉離子電池的研發公司資訊較少，絕大多數僅對其名字和研發產品的一筆帶過，因此本文將詳細介紹美國的一家鈉離子電池研發公司：Natron Energy。
1.公司概況
Colin Wessells于2012年以斯坦福大學博士生的身份創立了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。經過不斷擴展的科學家與工程師團隊的開發，Natron現在在加利福尼亞州圣克拉拉運營著一條先進的離子鈉電池試點生產線。2020年，Natron成功上市了UL1973 鈉離子電池產品，并開始向數據中心、叉車和電動汽車快速充電市場的商業客戶出貨。公司的技術標準取自現有的鋰離子制造技術，因此公司能夠快速擴展。隨著鈉離子電池供應鏈和工廠協議的達成，Natron的生產能力預計能夠在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的首要目標。“我們相信電池（battery）安全始于基本電池（cell）級別。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，那么總會有麻煩。”
基于此，Natron采用了不同于大多數鈉離子電池公司所選用的有機電解液作為自己鈉離子電池產品的電解質，而是選擇了更加安全的水系電解液。
3.公司技術
Natron Energy生產的鈉離子電池的正極材料和負極材料均采用的是普魯士藍化合物的路線，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變，循環速度提高10倍，循環壽命超過50000次。這在其他鈉離子電池產品中處于相當高的位置。
圖：Natron Energy生產的鈉離子電池技術圖
Natron的鈉離子電池可以利用標準的鋰離子軟包電池生產線生產。同時，為了資源的可持續化，Natron的電池不依賴鈷等稀土材料，也沒有采用鋰這樣有供應短缺風險的材料。 Natron的電池由包括鋁、鐵、錳和鈉離子在內的商品材料制成，是鉛和鋰電池的可靠替代品。
4.公司產品
Natron Energy目前生產的鈉離子電池型號為BlueTray 4000。BlueTray 4000采用標準1U19英寸機架式配置，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分鐘內充滿電，并且可以循環50000次以上。BlueTray 基于核心普魯士藍電池技術，已通過UL認證并可供購買。
圖：Natron Energy生產的BlueTray 4000鈉離子電池
Natron官方提供的與其他電池的性能對比圖如下：（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壽命對比
圖：各類電池安全性能對比（注：Low Fire Risk:低起火風險；No acid:不含酸；No Heavy Metals:不含重金屬）
圖：各類電池功率密度對比（W/L，2分鐘）
圖：各類電池能量效率對比（1小時充放電的循環效率）
圖：各類電池能量密度對比
5.公司重要動向
1)2021年7月，Xtreme Power Conversion公司引入了業界首款以Natron生產的鈉離子電池為特色的架式不間斷電源系統（UPS）。
2)2021年，Natron吸收了大量來自電池和太陽能行業的研究人員，擴展了公司規模。
3)2020年11月，美國《化學化工新聞》(C&EN)將Natron評為 2020年十大值得關注的初創企業之一。
4)2020年10月美國《紐約時報》將Natron列為為數不多的在新冠疫情下蓬勃發展的高科技初創企業之一。
5)2020年9月，Natron的BlueTray 4000鈉離子電池首次上市。
6)2020年9月，Natron因生產鈉離子電池而獲得美國能源局（ARPA-E）頒發的2000萬美元獎金。
7)2019年1月，Natron宣布獲得雪佛龍的戰略科技風險投資。
6.總結
可以看出，Natron Energy是一家注重安全、環保的鈉離子電池公司，也是使用普魯士藍材料的鈉離子電池的世界領頭人之一。其主要生產的鈉離子電池已經初步實現商業化，公司的下一步目標是形成鈉離子電池產業鏈來擴大生產。其生產的鈉離子電池，安全性、原料來源、循環壽命以及能量效率均十分優異，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，但是能量密度遠低于鋰離子電池——僅與鉛蓄電池相當。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。這或許會成為制約其商業化的短板，提升電池的能量密度預計也將成為公司的重點研發目標。
參考來源：
1.Natron Energy官網. https://natron.energy/
2.陳建文，劉勇來. 鈉離子電池專題報告
（中國粉體網編輯整理/波德）
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