鈉基電池對儲能市場而言並非全新事物，但隨著產業尋求鋰的替代方案，對該技術的關注在 2020 年代初期開始急劇升溫。鋰價在該時期大幅飆升，加上全球鋰精煉產能高度集中於中國，世界各國政府與製造商因而產生多元化電池化學體系的動力。鈉是地球上第六豐富的元素，鈉離子電池的運作方式和製造過程與傳統鋰電池相似，使其採用比液流電池等其他先進技術更為直接。然而，正如存在多種鋰化學體系，不同類型的鈉電池也各有其適用的場景。

什麼是鈉電池？

鈉基電池利用豐富的鈉資源來產生無毒電力。只要不向化學體系中添加其他反應性材料，它們便不可燃、不會爆炸，且能在寬廣的溫度範圍內運作。鈉電池電芯也可以完全放電至零電量而不會對系統造成損害。

充電時，鈉離子從正極移動至負極；放電時則從負極移回正極。其製造過程與鋰電池高度相似：正極和負極塗覆漿料，電芯袋填充電解液，然後封裝模組。鈉電池製造商正在採用與鋰電池相近的規格尺寸，以利於快速導入。

一個關鍵差異在於集流體設計。鈉電池通常僅使用鋁，而鋰電池則同時使用鋁和銅。僅使用鋁在理論上可為鈉電池帶來成本優勢。此外，由於鈉電池在寬廣的溫度範圍內運作且火災風險極低，因此不需要鋰電池儲能系統（BESS）中所見的加熱、冷卻和滅火裝置。這使得大規模鈉儲能系統的物理佔地面積遠小於鋰系統。對於固定式電網級儲能而言，重量和體積的限制不如電動車嚴格，因此鈉相對於鋰的較低能量密度並非重大劣勢。

不同類型的鈉電池

鈉電池存在多種變體，但最常見的三種為 NFM、NCO 和 NFPP。

鈉鎳鐵錳（NFM） 最常被與鋰鈷氧化物（LCO）進行比較，應用於滑板車和電動自行車等輕型電動載具。與手機等可攜式電子產品中使用的 LCO 電池類似，NFM 電池可能存在安全隱患並有起火風險。它們不被認為適合大規模應用。

鈉鉻氧化物（NCO） 通常被與鋰鎳錳鈷（NMC）進行比較。NCO 具有高能量密度，但循環壽命相對較短。這些層狀金屬氧化物電池在燃燒時可能進入熱失控狀態並釋放氧氣，但其發生機率遠低於鋰電池所表現出的水準。

鈉磷酸鐵焦磷酸鹽（NFPP） 通常被與磷酸鐵鋰（LFP）進行比較。NFPP 電池提供更佳的循環壽命和熱耐受性，且幾乎沒有火災風險。美國製造商 Alsym 在其 NFPP+ 設計中採用不可燃電解液，進一步消除火災風險。與 LFP 相比，NFPP 設計的能量密度較低，但所需的 HVAC 基礎設施和 BESS 附加組件更少。

鈉電池在哪裡製造和安裝？

與幾乎所有電池產品一樣，中國目前主導著生產。鈉電池製造可以較為容易地整合到現有的 LFP 生產線中，許多成熟的中國鋰電品牌已將其工廠中閒置或過剩的產能轉產鈉電池設計。

在美國，少數鈉離子研發工作正在推進中。該電池豐富的化學基礎和不含關鍵材料的特性，意味著美國可以快速實現鈉離子儲能系統的本土化製造。2022 年《通膨削減法案》下的聯邦激勵措施——包括對國產電池電芯和關鍵礦物採購的稅收抵免——進一步鼓勵了對減少進口材料依賴的非鋰化學體系的投資。

總部位於波士頓的 Alsym 一直在開發 NFPP 電芯設計，而大規模儲能開發商 ESS 最近宣布 將在其即將推出的鈉離子電池產品中使用 Alsym 的技術。

「我們的首款產品將採用 NFPP，因為這是一項優秀的技術。它遵循了 ESS 自成立以來一直秉持的相同特性——無火災風險且安全可靠，」ESS 首席商務長 Randy Selesky 表示。

加州大學聖地牙哥分校的衍生公司 Unigrid 正在開發 NCO 電芯，並宣布與製造商 Syntropic Power 建立合作夥伴關係，在美國生產鈉離子電池。Unigrid 聯合創始人兼執行長 Darren Tan 表示，兩家公司正瞄準住宅市場，因為該市場已準備好迎接鋰電池的替代方案。

「我們家裡已經有儲水設備，也有食品儲存。我認為在未來二十年內，每個家庭都可能擁有儲能設備，只要儲能像冰箱一樣負擔得起、安全且可靠，」Tan 說。「這是鈉離子的機會。」

Peak Energy 計劃於 2027 年在沙加緬度開設一座年產能 4 GWh 的製造工廠，生產 3.1-MWh 的 NFPP 系統。該公司目前使用進口電芯，但高管已在著手確保其他零組件的供應，Peak 首席科學家 Brandon Kelly 表示。

「硬碳也就是負極，幾乎可以用任何東西製造。我們現在使用椰子。我們還打算用桃核和其他一些隨機的東西。這讓供應鏈的對話變得很有趣，」Kelly 說。「但你可以用煤炭製造，也可以用石油副產品製造，這些正是我們在美國擅長的領域。雖然目前尚未形成規模化，但相對於鋰來說，這是我們在美國相當容易做到的事情。」

美國企業不會在沒有市場需求的情況下建設製造基礎設施。雖然目前的安裝量仍然偏低，但每位公司代表都向 Solar Power World 表示，產業正處於重大增長的起點。隨著再生能源部署持續增加，以及公用事業尋求更長時效的解決方案來平衡間歇性發電，更廣泛的電網級儲能市場正在擴張。

「去年，鈉電池的產量超過了 3 GWh，」Kelly 說。「很多人覺得這還只是一項實驗室技術，但現實是，這些商業級電芯已經在大尺寸規格中達到了性能要求，可以實現吉瓦時級的規模。它已經準備好登上舞台了。」