中国粉体网讯 钠离子电池是一种二次电池，近年来在新能源储存与转换领域引起了广泛关注。事实上，钠离子电池最早在20世纪80年代初便受到关注，但是由于锂优异的电化学性能，钠离子电池尚未得到广泛研究与应用。现今，随着电动汽车和智能电网时代的到来，锂资源的短缺将成为制约锂离子电池发展的重要因素，因此迫切需要开发综合性能优异的下一代储能电池系统。钠和锂属同一主族，理化性质相似，而钠资源丰富，成本低廉，因此钠离子电池是非常有前途的电池系统。
2010年后，国内外涌现了几十家研究钠离子电池的公司。其中，由于国内所能查阅到的国外钠离子电池的研发公司资讯较少，绝大多数仅对其名字和研发产品的一笔带过，因此本文将详细介绍美国的一家钠离子电池研发公司：Natron Energy。
1.公司概况
Colin Wessells于2012年以斯坦福大学博士生的身份创立了Natron Energy公司（以下简称Natron）。公司成立的愿景是提供高安全性、高功率的电池。经过不断扩展的科学家与工程师团队的开发，Natron现在在加利福尼亚州圣克拉拉运营着一条先进的离子钠电池试点生产线。2020年，Natron成功上市了UL1973 钠离子电池产品，并开始向数据中心、叉车和电动汽车快速充电市场的商业客户出货。公司的技术标准取自现有的锂离子制造技术，因此公司能够快速扩展。随着钠离子电池供应链和工厂协议的达成，Natron的生产能力预计能够在2022年增加200倍。
2.公司使命
Natron Energy作为一家研究钠离子电池的公司，无比注重电池的安全性，将高安全性列为研发的首要目标。“我们相信电池（battery）安全始于基本电池（cell）级别。我们不在乎你将多少电路固定在电池上，或者你在电池周围包裹了多少金属或碳纤维，如果你用的基本电池在所有测试条件下都不是100%安全，那么总会有麻烦。”
基于此，Natron采用了不同于大多数钠离子电池公司所选用的有机电解液作为自己钠离子电池产品的电解质，而是选择了更加安全的水系电解液。
3.公司技术
Natron Energy生产的钠离子电池的正极材料和负极材料均采用的是普鲁士蓝化合物的路线，电解液采用的是安全的水系电解液。其获得专利的普鲁士蓝电极能够更快、更频繁地嵌入和脱嵌钠离子，并且具有更低的内阻。Natron的钠离子电池声称在充电/放电过程中能做到几乎零应变，循环速度提高10倍，循环寿命超过50000次。这在其他钠离子电池产品中处于相当高的位置。
图：Natron Energy生产的钠离子电池技术图
Natron的钠离子电池可以利用标准的锂离子软包电池生产线生产。同时，为了资源的可持续化，Natron的电池不依赖钴等稀土材料，也没有采用锂这样有供应短缺风险的材料。 Natron的电池由包括铝、铁、锰和钠离子在内的商品材料制成，是铅和锂电池的可靠替代品。
4.公司产品
Natron Energy目前生产的钠离子电池型号为BlueTray 4000。BlueTray 4000采用标准1U19英寸机架式配置，在48V直流电下可放电2分钟，峰值功率为6kW，工作功率为4kW，可在8分钟内充满电，并且可以循环50000次以上。BlueTray 基于核心普鲁士蓝电池技术，已通过UL认证并可供购买。
图：Natron Energy生产的BlueTray 4000钠离子电池
Natron官方提供的与其他电池的性能对比图如下：（注：EDLC:双电层电容；VRLA:铅蓄电池；Li-ion:锂离子电池）
图：各类电池深度放电循环寿命对比
图：各类电池安全性能对比（注：Low Fire Risk:低起火风险；No acid:不含酸；No Heavy Metals:不含重金属）
图：各类电池功率密度对比（W/L，2分钟）
图：各类电池能量效率对比（1小时充放电的循环效率）
图：各类电池能量密度对比
5.公司重要动向
1)2021年7月，Xtreme Power Conversion公司引入了业界首款以Natron生产的钠离子电池为特色的架式不间断电源系统（UPS）。
2)2021年，Natron吸收了大量来自电池和太阳能行业的研究人员，扩展了公司规模。
3)2020年11月，美国《化学化工新闻》(C&EN)将Natron评为 2020年十大值得关注的初创企业之一。
4)2020年10月美国《纽约时报》将Natron列为为数不多的在新冠疫情下蓬勃发展的高科技初创企业之一。
5)2020年9月，Natron的BlueTray 4000钠离子电池首次上市。
6)2020年9月，Natron因生产钠离子电池而获得美国能源局（ARPA-E）颁发的2000万美元奖金。
7)2019年1月，Natron宣布获得雪佛龙的战略科技风险投资。
6.总结
可以看出，Natron Energy是一家注重安全、环保的钠离子电池公司，也是使用普鲁士蓝材料的钠离子电池的世界领头人之一。其主要生产的钠离子电池已经初步实现商业化，公司的下一步目标是形成钠离子电池产业链来扩大生产。其生产的钠离子电池，安全性、原料来源、循环寿命以及能量效率均十分优异，大大超过市面上的锂离子电池。电池的功率密度略低于锂离子电池，但是能量密度远低于锂离子电池——仅与铅蓄电池相当。这说明，虽然电池的单位体积输出功率尚可，但是由于能量密度低，可放电时长太短。文中有提到，BlueTray 4000在48V直流电下仅能放电两分钟。这或许会成为制约其商业化的短板，提升电池的能量密度预计也将成为公司的重点研发目标。
参考来源：
1.Natron Energy官网. https://natron.energy/
2.陈建文，刘勇来. 钠离子电池专题报告
（中国粉体网编辑整理/波德）
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