電在我們的日常生活中可是一種非常重要的存在，小到手機電腦、日常燈光照明；大到交通運輸?shù)木S續(xù)、網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞，這些沒了它可都不行。在享受著電給生活帶來的便利時，有人就產(chǎn)生了一個疑問，發(fā)電站在持續(xù)不斷地發(fā)電，但我們的用電需求卻有高有低。那在用電低谷時，會出現(xiàn)發(fā)電量大于用電量而導致電能浪費的情況嗎？
發(fā)電企業(yè)所發(fā)的電量是經(jīng)過電力調(diào)度中心計算后的電量，以此來避免發(fā)生電用不完的這種情況。算上電力運輸?shù)暮膿p，當發(fā)電機把電力送到電網(wǎng)后，電網(wǎng)通過不同電壓線路送出的電量始終和我們所用的電量維持在一個動態(tài)的基本平衡之中。
其實在正常情況下，電網(wǎng)系統(tǒng)自身是具備自我調(diào)節(jié)的能力的，可以最大程度上平衡發(fā)電量和用電量。但如果出現(xiàn)了發(fā)電量遠超用電量，無法通過自我調(diào)節(jié)來實現(xiàn)均衡的情況，就要借助儲能系統(tǒng)將多余的電量儲存起來。那電力能不能被存儲呢？對發(fā)電廠來說這是行不通的。因為電力系統(tǒng)大多為交流電，儲存到蓄電池中要轉(zhuǎn)為直流電，輸送出去時又要轉(zhuǎn)為交流電，效率太低又會損失大量電荷，除此之外蓄電池的維護成本也實在是太高。
但是理論歸理論，許多理論也會隨著新的發(fā)明和創(chuàng)新而改變。2021年6月28日，中科院物理所與中科海鈉在山西太原綜改區(qū)聯(lián)合推出了全球首套1mwh鈉離子電池儲能系統(tǒng)，并成功投入運行。
該系統(tǒng)以自主研發(fā)的鈉離子電池為儲能主體，結(jié)合市電、光伏和充電設(shè)施構(gòu)成一個微網(wǎng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理；具有靈活的運行模式和調(diào)度管理性能，既能并入大電網(wǎng)運行，又能獨立孤島運行；聯(lián)網(wǎng)模式下與大電網(wǎng)一起分擔用戶的供電需求，孤島模式下保證用戶尤其是重要用戶的正常用電。此次鈉離子電池儲能系統(tǒng)的成功研制，標志著我國在鈉離子電池技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化水平走在了世界前列，同時意味著鈉離子電池即將步入商業(yè)化應用新階段。鈉離子電池作為一種新型二次電池（可充電電池），近些年的發(fā)展勢頭可以用“迅猛”一詞來形容。
鈉離子電池的工作原理
和鋰離子電池一樣，鈉離子電池的主要結(jié)構(gòu)也包括正極、負極、電解質(zhì)、隔膜、集流體等，只是電池內(nèi)傳導的不再是鋰離子，而是鈉離子。正負極被電解質(zhì)浸潤以保證離子導通，隔膜用以將正負極隔開防止內(nèi)短路，集流體則起收集和傳導電子的作用。
充電時，鈉離子從正極脫出，經(jīng)電解質(zhì)嵌入負極，電子經(jīng)外電路由正極向負極遷移，實現(xiàn)能量的存儲。放電過程與充電過程相反，實現(xiàn)能量的輸出。正常情況下，鈉離子在正負極材料的嵌入脫出不會破壞材料的晶體結(jié)構(gòu)，使得反應高度可逆，從而保證電池可以反復使用。
相比鋰資源的稀缺與分布不均，鈉資源可謂儲量豐富且分布廣泛。鈉離子電池的制造成本更低、且無發(fā)展瓶頸。
在充放電速率上，高倍率充電就是我們現(xiàn)在常見的快充。鈉離子電池顯示出了比鋰離子電池更優(yōu)的倍率性能，即可以在短時間內(nèi)充滿電且容量保持率高。此外，相比鋰離子電池，鈉離子電池可以在低至約-30℃、高至約80℃的環(huán)境中正常工作。
從安全性角度來分析，為了避免枝晶帶來的安全問題，鈉離子電池不會選用金屬鈉單質(zhì)作為負極材料（就像鋰離子電池不用金屬鋰單質(zhì)作為負極一樣），而會選用碳類材料作為負極、鈉的化合物（鈉鹽）作為正極。無論是碳類材料還是鈉鹽都是穩(wěn)定的，在鈉離子嵌入脫出時不會發(fā)生反應，同時能避免產(chǎn)生枝晶。在安全性測試（加熱、過充、短路、跌落、針刺、海水浸泡等）中，鈉離子電池能做到不起火爆炸，展現(xiàn)出良好的安全性能。
所以，基于低成本、高安全、長壽命等優(yōu)勢，鈉離子電池可以與鋰離子電池形成互補，并且可以逐漸取代鉛酸電池，在大規(guī)模儲能和交通工具上大展宏圖。
參考來源：中科院物理所 全國能源信息平臺 搜狐
