中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2010年，釣魚島海域發(fā)生中日撞船事件后，中國開始從實(shí)質(zhì)上限制稀土出口。稀土是混合動(dòng)力車用電動(dòng)機(jī)和有機(jī)EL顯示器等高科技產(chǎn)業(yè)必不可少的資源，也被稱作“產(chǎn)業(yè)的維生素”。
中國這個(gè)世界最大的稀土生產(chǎn)國開始限制出口，采購危機(jī)隨之出現(xiàn)，稀土價(jià)格飆升。磁鐵使用的釹和鏑的價(jià)格在2011年7月達(dá)到頂峰，是2007年的30倍以上(瑞穗實(shí)業(yè)銀行產(chǎn)業(yè)調(diào)查部的調(diào)查結(jié)果)。不僅是日本，全世界的企業(yè)都遭受了沉重打擊。
危機(jī)尚未結(jié)束
之后，隨著回收再利用技術(shù)和不依賴稀土的產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)步，中國的稀土價(jià)格逐漸回落。2014年，世界貿(mào)易組織(WTO)認(rèn)定中國實(shí)施的出口限制違規(guī)。2015年1月，中國政府做出了撤消出口限制的決定。但稀土等稀有元素的危機(jī)并未就此結(jié)束。稀土只是31種稀有金屬中的一部分，其他元素也完全有可能遇到出口限制之類的問題。
鋰也是一種常用的稀有金屬，主要應(yīng)用于電池。開發(fā)鋰電池的目的，是為了滿足手機(jī)和筆記本電腦對(duì)于高容量、小型電池的迫切需求。1991年，索尼在全球率先實(shí)現(xiàn)了鋰電池的商品化，橫掃了整個(gè)市場。不僅是移動(dòng)設(shè)備，還得到了固定式電池和車載電池等廣泛用途的采用。富士經(jīng)濟(jì)預(yù)測，到2018年，全球鋰電池市場將擴(kuò)大到2萬億日元的規(guī)模。
日本的鋰全部依靠從南美等地進(jìn)口。隨著市場擴(kuò)大，確保未來資源供應(yīng)和成本問題逐漸顯現(xiàn)。而且，鋰電池除了鋰之外，還使用另一種稀有金屬——鈷。NTT設(shè)施綜合研究所的調(diào)查顯示，利用現(xiàn)行技術(shù)生產(chǎn)1輛純電動(dòng)汽車(EV)，大約要使用20kg的鋰和大約40kg的鈷。即便把全球的產(chǎn)量都供應(yīng)給EV，每年產(chǎn)出的鋰只夠700萬輛車使用，而鈷僅夠100萬輛車使用。隨著再生能源的普及，如果大型蓄電池的需求增加，資源枯竭和價(jià)格暴漲不可避免。
面對(duì)這種情況，政府不能袖手旁觀。作為國家的危機(jī)管理措施，開發(fā)擺脫稀有元素依賴的技術(shù)——從2008年開始，日本啟動(dòng)了名為“元素戰(zhàn)略項(xiàng)目”的全國性研究項(xiàng)目。后鋰電池的開發(fā)也是項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目提出用鈉來替代鋰。在元素周期表上，鈉就在鋰的下方，性質(zhì)與鋰相似。鈉最大的好處是在海水等資源中含量豐富，是“取之不盡”的元素。不過，鈉離子電池的開發(fā)卻長期不受關(guān)注。“用鈉做電池，根本行不通”，盡管材料的性質(zhì)與鋰相似，但材料化學(xué)專家之間依然存在這種認(rèn)識(shí)。離子電池是利用離子在正極與負(fù)極之間的移動(dòng)進(jìn)行充放電的。在這個(gè)過程中，離子需要順暢地進(jìn)入正極與負(fù)極的材料之間。鈉離子的體積大約是鋰離子的兩倍，很難進(jìn)入電極材料，按照一般觀點(diǎn)，鈉離子無法在實(shí)用中實(shí)現(xiàn)充放電。因此，直到1990年代，研究人員都幾乎忽視了鈉離子電池。
然而，日本的研究人員顛覆了這一固有觀念。2009年，隨著材料開發(fā)的進(jìn)步，鈉離子電池的開發(fā)穩(wěn)步推進(jìn)。東京理科大學(xué)教授駒場慎一(當(dāng)時(shí)為副教授)的研究小組，通過在負(fù)極使用碳系材料，在世界上首先成功實(shí)現(xiàn)了鈉離子電池的重復(fù)充放電。打破過去10次左右的充放電極限，開發(fā)出了可以重復(fù)使用幾百次的電池，為實(shí)用化開辟了道路。以這項(xiàng)研究為契機(jī)，全球掀起了研究鈉離子電池的競爭。論文數(shù)量在2009年之后快速增加?！叭虬l(fā)表的論文數(shù)量估計(jì)是以前的幾百倍”(駒場教授)。
鈉離子電池有三大優(yōu)點(diǎn)：
一是原料成本低。不僅不使用鋰、鈷等稀有金屬，而且通電的基板可以使用鋁，而不是銅。因?yàn)椴皇褂酶邇r(jià)材料，所以“與鋰電池相比，成本至少可以減少1成，順利的話可以減少3成”(駒場教授)。
二是可以沿用現(xiàn)有的生產(chǎn)工序。鈉離子電池的工作機(jī)制與鋰離子電池相同，電池企業(yè)的現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備可以直接用來生產(chǎn)鈉離子電池。
因?yàn)榛静恍枰O(shè)備投資，所以各家企業(yè)容易將其作為替代電池開展生產(chǎn)。（來源：日經(jīng)技術(shù)在線）
