钠离子电池“将挑战”占主导地位的锂离子技术

英国一家初创公司开发了一种电池技术，该技术声称可以生产出性能堪比特斯拉最近推出的“Powerwall”的家用电池，但成本只有特斯拉的三分之一左右。Faradion的电池也可以用在汽车上，该公司声称，与传统的锂离子技术相比，它也有相当大的安全优势。

这项技术的关键在于法拉第昂的电池不是使用锂离子电池，而是基于钠离子化学;它发布了一种具有层状结构的钠-镍-锌-锡化合物的结果。钠和锂在元素周期表上属于同一组——碱土或I族金属，因此具有非常相似的化学性质。然而，由于钠在地球上的含量是锂的许多倍，主要是因为它存在于海水中，钠离子电池比锂离子便宜——钠盐比这种较轻的金属便宜90%左右——而且更可持续，法拉迪昂首席技术官杰瑞·巴克解释道。他说:“这意味着这种电池的总成本将比同类锂离子电池便宜大约30- 35%。”

Faradion于2010年在谢菲尔德成立，是开发钠电池技术的领导者，在过去五年里申请了大约18项专利。这项研发得到了技术机构InnovateUK的部分资助，并与威廉姆斯先进工程公司和牛津大学合作。该项目的成果——全球首款钠离子动力汽车——一款电动辅助自行车——昨日在威廉姆斯牛津郡总部揭幕。

与锂相比，钠的优点之一是它不会与铝形成合金，巴克说。这意味着在钠离子电池中，阴极和阳极的集流器都可以由铝箔制成。这是很重要的，因为在锂离子电池中，锂倾向于与铝合金，这意味着负极集流器必须由铜制成;这就是锂离子电池的一个主要缺点:如果完全放电，它们的性能就会很差。当电池处于零电荷状态时，铜开始溶解，降低电池的性能。因此，锂离子电池在储存和运输时必须处于20% - 40%的充电状态，这导致了安全问题，Barker说。

电池内部的化学反应产生热量，随着锂离子电池内部温度的上升，它们进入一种被称为自热的状态。LiCoO2 (LCO)细胞在90°C时自热，温度可以以每分钟4000°C的速度攀升，有时会导致火灾和爆炸。LiFePO4 (LFP)电池，有时作为“安全”的锂离子电池销售，在100°C时可以自热，并以高达每分钟150°C的速度加热。钠离子电池也具有这一特性，但巴克声称Faradion电池在150°C时自热，并以52°C的最高速率加热。巴克说:“这表明它们比LCO或LFP技术安全得多。”

此外，它们可以在短路状态下运输，不储存能量，这使它们比锂离子更容易运输。锂离子被列为危险货物，受到国际民用航空局(International Civil Aviation Authority)在允许托运的电池的大小和数量方面的严格控制。巴克说:“充电后的锂离子电池会产生烟雾、高温、起火或爆炸。”Faradion公司已经获得了一种运输和储存细胞的方法的专利，可以避免这些风险。”

在性能方面，Barker说Faradion的电池接近于那些锂离子技术。就阴极比能而言，法拉第的电池在500Whr/kg左右;低于LCO但高于LFP。他说:“我们仍在测试第二代电池的充放电周期，但我们已经推断出1000个循环，这表明容量应该是原始电池的93%。”

Barker说，就使用和制造而言，钠技术是锂的直接替代品;他说，这两种电池的制造过程步骤相同，生产线可以很容易地从一种电池更换到另一种电池。Faradion希望将其技术授权给制造商，而不是自己进行大规模生产。

该公司认为其最大的潜在市场是静态城市储能。董事长克里斯•赖特表示:“你可以为装有光伏电池板的家庭、街道或公寓配备独立电池。的工程师。但那里的潜力是巨大的。不过，最近我们收到了很多来自汽车行业的咨询。”

法拉迪昂在电动自行车项目中开发了电池，威廉姆斯则负责制造电池并设计电池管理系统。Faradion已经有了一个改进计划，包括将电池袋的尺寸从20x10cm减小到10x5cm，优化硬碳电极以与钠一起使用。