钠离子电池作为锂电池的潜在替代方案，近年来备受关注。其核心优势在于钠资源丰富、成本低、环境影响小，并且适用于大规模储能系统、电动汽车等领域。然而，传统钠离子电池存在能量密度低、循环寿命短等问题，制约了其商业化进程。目前，全球科研机构和企业正积极推进钠离子电池技术的突破，以期提升其市场竞争力。

美国普林斯顿大学 Dincă 研究团队近日取得钠离子电池的重大突破，使其性能和效率接近锂离子电池水平。

突破性技术：TAQ 有机正极材料

Dincă 研究团队成功开发了一种创新型有机正极材料——双四氨基苯醌（TAQ），显著提升了钠离子电池的能量存储能力。

核心优势：

充电速度更快：相同时间内存储更多能量，或在更短时间内完成充电。高能量密度：性能可与锂离子电池媲美，甚至超越传统锂电正极材料。更高功率密度：提升电池输出功率，提高电动汽车、数据中心和可再生能源系统的性能。

“电池可以在更短时间内存储相同能量，或在相同充电时间内存储更多能量。”——Dincă 研究团队博士生 Tianyang Chen

⚡突破现有电池技术瓶颈

当前主流的锂离子电池面临供应链挑战：

锂资源稀缺，提炼过程复杂，供应链易受地缘政治影响。环境影响较大，锂矿开采和加工过程可能造成生态破坏。

相比之下，钠离子电池具备可持续性优势：

钠资源丰富，降低对稀缺资源的依赖。生产成本更低，使其更适用于大规模储能应用。

然而，钠离子电池长期面临低能量密度问题，导致续航里程和应用场景受限。

“能量密度决定了一块电池的‘续航能力’。能量密度越高，电动车充电间隔越长。”——普林斯顿大学 Mircea Dincă 教授

图1：新型钠离子电池正极材料结构等示意图

TAQ 材料如何破解难题？

Dincă 研究团队早期已在锂离子电池中探索 TAQ 材料，发现其高导电性和不溶性的特性有助于提升电池稳定性。

关键优势：

不溶性：防止正极材料分解，提升电池寿命。高导电性：加快电子流动，提高能量存储与释放效率。

研究团队经过一年多的努力，成功将 TAQ 适配于钠离子电池，解决了材料稳定性和充放电适配性问题。

性能接近理论极限，具备商业化潜力

新型钠离子电池的测试结果表明，其性能已接近理论最大容量，具备实际应用潜力。

优化设计细节：

采用碳纳米管（CNT）作为粘结剂，优化正极结构，提高均匀性。提高 TAQ 颗粒与导电材料的混合效率，增强整体电极性能。

研究团队认为，该技术未来可广泛应用于电动汽车、储能系统和消费电子，有望与锂电池形成市场竞争。

(注：在现有商用锂离子电池中，碳纳米管主要作为导电剂使用)

展望未来：钠离子电池能否取代锂电？

技术挑战仍待突破

循环寿命优化：确保长期稳定性。规模化生产：提升量产工艺成熟度。市场接受度：推动产业链协同合作。

潜在市场应用

电动汽车：降低成本，提高续航。储能系统：可再生能源存储更具经济性。数据中心：提供高效、环保的备用电源。

随着技术突破和产业化推进，钠离子电池有望成为锂电池的重要补充，甚至在特定领域超越锂电。

文章来源：康桥电池能源CamCellLab

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