“巨型充電寶”簡要介紹之四：鈉離子電池儲電系統

說到充電寶，應該都會想到智慧手機時代非常常見的充電寶，內建

3。7

伏鋰電池（充滿電後達到

4。2

伏），透過升壓電路板把輸出電壓提升為

5

伏用來給包括手機在內的多種數碼電子產品充電。不過需要強調一下“充電寶”這個詞語並不是這種充電產品的專用詞語，因為在這之前市場上還有一種叫做充電寶的的小商品，使用的是

1

節

5

號電池（使用

1。5

伏的乾電池或

1。2

伏的可充電鎳氫電池），同樣透過升壓電路板提升電壓至

5

伏，可用於老式小屏手機以及其他一些數碼電子產品充電。

手機充電寶

上述兩種充電寶都有一個共同點，就是可以儲存電能及釋放電能，今天要向大家說到的鈉離子電池在原理上同鋰電池很相似，畢竟鋰與鈉是同族金屬元素，化學性質相似。只不過現階段由於鈉離子電池的能量密度還比不上鋰離子電池，所以鈉離子電池還不適合做小型儲能產品，只適合做比較大的儲能產品，所以我們就形象地把鈉離子電池儲能產品稱為“巨型”充電寶。

化學元素週期表

既然鈉離子電池能量密度不如鋰離子電池，那為何還要開發它呢？首先是地球上鋰元素儲量並不豐富，但是鈉元素儲量可就非常豐富，以至於醫生都要警告我們每天最好不要攝入超過

2。5

克鈉離子。儲量豐富也就意味著成本低，例如一噸碳酸鋰售價達三十萬元，一噸碳酸鈉也就兩千元。還有就是中國的鋰資源更是不豐富，中國又是鋰電生產大國，所以鋰礦嚴重依賴進口，於是不斷研究開發鈉離子電池意義非常重大。

鈉離子電池未來應用場景

而且鈉離子電池相比鋰離子電池安全性更好，壽命更長，而且工作溫區更寬。鋰離子電池在零下

20

度時能量保持率為

50%

—

60%

，鈉離子電池則達

90%

；鋰離子電池在零下

40

度時能量保持率只剩下

37%

，鈉離子電池則為

80%

。另外鈉離子電池達到

80

攝氏度時也可以工作，鋰電池則不行。

當然目前鈉離子電池最大不足就是能量密度暫時只能達到鋰離子電池的

70%

—

80%

，其次就是充電迴圈次數不如鋰電池，儘管鈉離子電池充電可迴圈達

5000

次，達到磷酸鐵鋰電池的水平，但是鈦酸鋰電池可達

10000

次。這使得在一些較小型可移動裝置上暫時競爭不過鋰離子電池，但是在大型儲能電站上相比鋰離子電池而言那就是優勢明顯了。

大型鈉離子儲電系統

建設大型鈉離子電池儲能電站的主要作用當然不是為了應急供電，而是為了參與電網的調頻，維護電網的穩定與安全。由於雙碳目標的需要，今後清潔能源的佔比將會越來越高，但是隨之而來會對電網的穩定會帶來更大的挑戰。比如風力發電時風力肯定是忽大忽小而且無具體的規律，太陽能發電則是隨著光照強度的變化不停波動，而且夜間不能發電，陰雨天也基本不能發電。所以最好把它們發出的不穩定電能先收起來，然後再釋放出穩定電能向電網輸電，這樣就需要用到蓄能電站，目前許多地方甚至強制性要求每開發裝機

100

個單位的風能及太陽能電站就必須搭配

20

個單位的蓄能電站。

家庭小型太陽能系統示意圖

除此之外還有就是中國現在存在大量的小型太陽能電站，目前都只能採用比較貴的鋰離子電池，隨著鈉離子電池規模化生產後一定會替代這部分鋰電池。這樣有利於更多的小型太陽能電站的建設，畢竟小型電站不像大型電站那樣能把度電成本壓得很低，如果用便宜的鈉離子電池替代鋰離子電池那非常有利於大量小型電站的建設，有利於雙碳目標的早日實現。