钠基电池对储能市场而言并非新生事物，但随着行业寻求锂的替代方案，对该技术的兴趣在2020年代初期急剧上升。锂价在此期间大幅飙升，加之全球大部分锂精炼产能集中在中国，各国政府和企业纷纷产生多元化电池化学体系的动力。钠是地球上第六丰富的元素，钠离子电池的工作原理和制造方式与传统锂电池相似，使其采用比液流电池等其他先进技术更为便捷。然而，正如存在多种锂化学体系一样，不同类型的钠电池也各有其适用场景。

什么是钠电池？

钠基电池利用丰富的钠资源产生无毒电能。它们不易燃、不易爆——前提是不向化学体系中引入其他反应性材料——且能在宽温度范围内运行。钠电池电芯还可完全放电至零电量而不会损坏系统。

充电时，钠离子从正极移动至负极；放电时，则从负极移动回正极。其制造工艺与锂电池高度相似：正极和负极涂覆浆料，电芯袋注入电解液，然后封装模块。钠电池制造商正在采用与锂电池相似的外形尺寸，以便于快速推广。

一个关键区别在于集流体设计。钠电池通常仅使用铝，而锂电池则同时使用铝和铜。仅使用铝理论上赋予钠电池成本优势。此外，由于钠电池在宽温度范围内运行且火灾风险极低，它们不需要锂电储能系统（BESS）中常见的加热、冷却和灭火装置。这使得大规模钠储能系统的占地面积远小于锂电 counterparts。对于固定式电网级储能而言，重量和体积的限制不如电动汽车那么严格，因此钠相对于锂较低的的能量密度并不构成显著劣势。

钠电池的不同类型

钠电池存在多种变体，但最常见的三种是NFM、NCO和NFPP。

**钠镍铁锰（NFM）**最常与锂钴氧化物（LCO）进行比较，应用于电动滑板车和电动自行车等轻型电动出行工具。与手机等便携电子产品中使用的LCO电池类似，NFM电池可能存在安全隐患并有起火风险。它们不被认为适用于大规模应用场景。

**钠铬氧化物（NCO）**常与锂镍锰钴（NMC）进行比较。NCO具有高能量密度，但循环寿命相对较短。这些层状金属氧化物电池在燃烧时可能发生热失控并产生氧气，但其可能性远低于锂电池中已观测到的水平。

**钠铁磷酸焦磷酸盐（NFPP）**通常与磷酸铁锂（LFP）进行比较。NFPP电池具有更优的循环寿命和热耐受性，火灾风险几乎为零。美国制造商Alsym在其NFPP+设计中加入不可燃电解液，以进一步消除火灾风险。与LFP相比，NFPP设计的能量密度较低，但所需的暖通空调基础设施和BESS附加组件更少。

钠电池的制造与安装在哪里进行？

与几乎所有电池产品一样，中国目前主导着生产。钠电池制造可以相对容易地整合到现有的LFP生产线中，许多成熟的中国锂电品牌已经将工厂中闲置或多余的产能改造用于生产钠电池。

在美国，一些钠离子研发工作正在进行中。该电池丰富的化学原料基础和对关键材料的缺乏，意味着美国可以快速实现钠离子储能系统的本土化制造。2022年《通胀削减法案》中的联邦激励措施——包括对国产电池电芯和关键矿物采购的税收抵免——进一步鼓励了对减少进口材料依赖的非锂化学体系的投资。

总部位于波士顿的Alsym一直在开发NFPP电芯设计，大规模储能开发商ESS最近宣布将在其即将推出的钠离子电池产品中使用Alsym的技术。

"我们的首款产品将采用NFPP，因为这是一项优秀的技术。它遵循了ESS自成立以来一直坚持的相同理念——无火灾风险且安全，"ESS首席商务官Randy Selesky表示。

UC San Diego衍生公司Unigrid正在开发NCO电芯，并宣布与制造商Syntropic Power建立合作伙伴关系，在美国生产钠离子电池。两家公司将目标市场定位为住宅领域，因为该市场已为锂替代方案做好准备，Unigrid联合创始人兼首席执行官Darren Tan表示。

"我们家里已经有了储水设施和储粮设施。我认为在未来二十年内，每个家庭都可能拥有储能设备，只要储能像冰箱一样经济、安全和可靠，"Tan说。"这是钠离子的机遇。"

Peak Energy计划于2027年在萨克拉门托开设一座年产能4 GWh的制造工厂，生产3.1-MWh的NFPP系统。该公司目前使用进口电芯，但高管们已在着手 securing 其他组件，Peak首席科学家Brandon Kelly表示。

"硬碳也就是负极，几乎可以用任何材料制造。目前我们使用椰子。我们还打算用桃核和其他各种东西。这让供应链对话变得很有趣，"Kelly说。"但你可以用煤来制造，也可以用石油副产品来制造，这些都是我们美国擅长的东西。虽然目前尚未规模化，但相较于锂电池，这（在美国）对我们来说是相当容易做到的事情。"

美国企业不会在没有需求的情况下建设制造基础设施。尽管目前装机容量仍然较低，但每位公司代表都向Solar Power World表示，行业正处于重大增长的起点。随着可再生能源部署的增加以及公用事业公司寻求更长时长的解决方案以平衡间歇性发电，更广泛的电网级储能市场正在扩张。

"去年，钠电池产量超过了3 GWh，"Kelly说。"很多人认为它更像是一种实验室技术，但现实是，这已经是达到千兆瓦时规模性能要求的商业化品质电芯。它已经准备好登上主舞台了。"