钠离子电池将颠覆电动车与电网储能

背景

2025年2月5日，一辆黑色轿车在中国北方零下32°C的结冰赛道上以95公里/小时的速度行驶，突然爆胎，轮胎喷出一股白雾。汽车缓缓滑停，没有打滑冲入雪中。这次演示旨在证明，即便在最严酷的条件下，汽车制造商长安（Changan）的新款电动车——首批搭载钠离子电池的量产车型——也能从容应对。长安的启源（Nevo）AO6车型预计将于今年晚些时候上市，搭载由储能巨头CATL（宁德时代）生产的更新、更强大的钠离子电池。

核心内容

大多数可充电电池使用关键矿物锂制造，而钠离子电池则使用盐——一种储量丰富得多、因此也更便宜的材料。如果钠离子电池能在更低价格下实现近乎相同的性能，就可能挑战锂的主导地位。这还可能为其他类型的电池铺平道路，未来每种设备或许都会找到最适合自己的电池化学体系。

伦敦玛丽女王大学的Maria Crespo-Ribadeneyra表示：“这只是电池革命的开始，我们将看到大量新电池进入市场，瞄准特定细分领域。钠是先锋，它证明了超越锂的世界是可能的。”

钠离子电池的前身由福特公司于1966年创造，但直到过去15年间，随着电网和汽车的电气化推高了对锂离子电池的需求，企业才开始认真开发该技术。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相同，只是电解液中溶解的是钠而非锂，电极也使用不同的化合物。

然而，由于钠的原子重量是锂的三倍，相同储电能力的钠离子电池更重。长期以来，其潜力被认为局限于电网储能（额外体积在大型设施中无关紧要），或是续航里程短的小型电动车。

目前，中国、德国和美国已建成少量钠离子电网储能电站。美国最大的汽车制造商通用汽车（General Motors）刚刚与初创公司Peak Energy合作建设更多此类电站。Peak Energy还向数据中心销售钠离子电池，数据中心可以用它们储存低价时段电力。英国公司Eleven Energy也已开始安装家用钠离子电池。

如今，钠离子电池的性能已提升到足以进入普通电动车市场的程度。德国亚琛大学的Moritz Schütte及其同事最近的一项研究发现，制造商Hina的钠离子电池在大多数参数上与特斯拉（Tesla）的锂离子电池不相上下，只是重量仍要重三分之一。

但CATL声称其钠离子电池的能量密度达到175瓦时/千克，可与特斯拉及其他品牌低成本车型中使用的磷酸铁锂电池竞争。Schütte认为，虽然钠离子电池在价格上尚未完全击败锂电池，但随着规模扩大，这一情况可能改变。“钠离子电池的产能扩张很快，”他说，“这意味着生产成本越来越低，每一代材料都在进步。我们不知道最终的能量密度天花板在哪里。”

钠还有其他优势。锂加工耗能且碳足迹巨大，中国控制着大部分锂加工产业，而在台湾等地缘政治冲突中，供应可能中断。此外，在零度以下，锂离子在电解液中移动变慢，这就是手机在寒冷中掉电的原因。在高温下，锂电解液可能起火或爆炸。而钠离子在电化学反应中产生的热量较少，降低了火灾风险，因此冷却成本更低。钠离子与电解液之间的键合更弱，低温下性能下降幅度也更小。

在严寒的中国北方发布会上，CATL表示其钠离子电动车电池在-40°C时仍能保持90%容量。将电池锯成两半后，它没有起火，甚至还能继续点亮灯泡。

出席发布会的上海电动车视频博主Elliot Richards称钠离子电池为“锂杀手”。他认为，高端汽车可能继续使用锂，但钠电池将主导经济型电动车、适用于炎热和寒冷气候的车型、货运卡车，以及电网和家庭储能。

“我们都可能低估了这将对每个人的日常生活产生多大影响，”他说，“拥有电动车将比燃油车便宜得多；在家中安装电池将便宜得多；能源供应商向你家输送电力的成本也将低得多。”

关键要点

• 材料优势：钠离子电池使用钠（来自盐），储量远高于锂，成本更低，且不受地缘政治供应链风险影响。
• 低温性能：在-40°C下仍能保持90%容量，且不易在寒冷中掉电；高温下更安全，不易起火爆炸。
• 重量劣势：同等容量下，钠离子电池比锂离子电池重约三分之一，限制了在高端车型中的应用。
• 性能进展：CATL的钠离子电池能量密度达175 Wh/kg，已接近特斯拉低成本车型的磷酸铁锂电池；Hina的钠离子电池在多数参数上可与特斯拉锂离子电池匹敌。
• 量产落地：长安已推出首款量产钠离子电动车（启源AO6），CATL提供电池；通用汽车等厂商正在建设更多钠离子电网储能电站。
• 应用场景：预计首先渗透经济型电动车、极端气候车型、货运卡车、电网储能、数据中心储能和家庭储能；高端汽车仍将使用锂电池。

意义与影响

钠离子电池的崛起标志着电池行业从“锂依赖”走向多元化的关键转折。如果钠离子电池能持续降低生产成本并提升能量密度，它将加速电动车和储能的普及，降低消费者拥有成本，减少对关键矿产供应链的依赖，并在全球能源转型中扮演重要角色。正如研究者所言，这只是电池革命的开始——未来，每种设备都可能拥有专属的电池化学体系，而钠离子电池正是这场变革的先行者。