文/知乎電池技術(shù)話題優(yōu)秀回答者弗雷劉
近日來，有一則新聞報告：“浙江安力能源有限公司（以下簡稱安力能源）投入建設(shè)近兩年的鈉鎳電池項目一期正式投產(chǎn)。該項目投產(chǎn)，也標志著我國首個鈉鎳電池項目正式量產(chǎn)。據(jù)了解，該項目計劃總投資6．59億元，規(guī)劃總產(chǎn)能500MWh，一期產(chǎn)能50MWh。”
總體來說，大多新聞的報道比較客觀，這也是中國在這種儲能技術(shù)上產(chǎn)業(yè)化的重要進展，應(yīng)該為安力能源公司感到驕傲。然而并非所有的新聞報告都能夠足夠的客觀，而這種鈉鎳電池技術(shù)本身偏冷門，加上一些不嚴謹?shù)膱蟾?，就會誤導普通人，比如：
壽命是鋰電池的2到5倍？體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上？全生命周期成本低50%?
以上這些論斷可能有一定依據(jù)，但是前提不明，數(shù)據(jù)不明，并不是一個好的介紹。就此機會，筆者也想簡單介紹一下這種實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鈉鎳電池，以及其與鋰電的對比。
1.什么是鈉鎳電池？
鈉鎳電池機理圖
該類電池是上世紀80年代南非提出的，也叫ZEBRA電池。這種電池本質(zhì)上是一種融鹽電池，其使用熔融鹽作為電解質(zhì)實現(xiàn)內(nèi)電路的電荷傳導，主要包括NiCl2, FeCl2, ZnCl2以及NaAlCl4等，中間使用β-Al2O3作為隔膜防止內(nèi)短路，正極為NiCl2負極為熔融態(tài)的Na金屬，運行時的反應(yīng)為
注意：該類電池的近親是鈉硫電池（已經(jīng)在國外尤其是日本有了很多工業(yè)化儲能應(yīng)用的先例），這兩種電池都是融鹽電池，共同特點都是要在一定的溫度下（并非室溫）來運行，300oC左右運行非常正常，因為只有溫度高到一定程度，鹽才能是熔融態(tài)才能實現(xiàn)鈉離子的導通，而此時其中的鈉金屬也已經(jīng)是熔融態(tài)了。而相比于它的親戚鈉硫電池，鈉鎳電池有幾個優(yōu)點：金屬鹵化物腐蝕性小，安全性高以及抗過充放。但是缺點在于，能量密度并不是非常出眾（低于鈉硫，以及必須要在300 攝氏度下運行。
2.VS鋰電，鈉鎳電池的性能如何？
筆者從學術(shù)文獻中摘到了關(guān)于鈉鎳電池的性能表，可以看到作為儲能技術(shù)其關(guān)鍵的衡量指標都已經(jīng)在這個表中有了體現(xiàn)。
從這個表中不難看出，第二列鈉鎳電池在很多指標方面與第一列的鈉硫電池相比，都有相近之處，各有所長：能量密度與效率要低一些，但是在壽命方面的指標要更穩(wěn)定一些，兩者成本接近，都更適合用于中大規(guī)模儲能。
然而如上所示，有的文章聲稱其壽命是鋰電池的2-5倍，體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上，成本要低50%---------很遺憾，這些論述是問題最大的，缺乏數(shù)據(jù)的支撐，非常不客觀。
首先我們從相同的文獻中摘到了鋰離子電池的數(shù)據(jù)，如下表第四列
其實有心的讀者仔細一比就可以看出，鋰離子電池幾乎在所有指標上都優(yōu)于鈉鎳電池，只是可能數(shù)值分布范圍有些寬，數(shù)據(jù)小的時候可能接近，但是大的時候就遠超鈉鎳了，這是為什么呢？
主要因為鋰離子電池技術(shù)路線多（磷酸鐵鋰，三元等），然后在產(chǎn)品開發(fā)的時候各家的技術(shù)實力，產(chǎn)品設(shè)計方向，質(zhì)量控制都不一樣，這就導致了各家的電池性能差別很大，但是總體來說，拿出國內(nèi)龍頭企業(yè)的鋰離子電池，是無論如何也不會產(chǎn)生以上所述的對比情景的：
鈉鎳電池單體135Wh/kg---------鋰離子動力電池最好的可以做到300Wh/kg….
鈉鎳電池壽命是鋰電池的2到5倍----抱歉從這個表里沒看出來，事實上很多人對鋰電池壽命的抱怨，主要是因為很多廠家的低端產(chǎn)品本身電芯單體壽命不佳，加之一致性差使得在服役過程中衰減加速，如果用優(yōu)質(zhì)的鋰電產(chǎn)品比，兩者壽命不會有特別懸殊的差距
體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上-----至少從這個表中的Energy density 行的數(shù)據(jù)中完全看不出來
全生命周期成本低50% 以上----同樣的，從這個表中看不出來
這個新聞報道的問題在于：極端不嚴謹，沒有用真實的數(shù)據(jù)和嚴謹?shù)挠嬎銇碚撌銎溆^點，這也是很多新聞記者的科技文稿的通病所在，最近的南陽水氫汽車事件就是一個新鮮的例子。
3. 鈉鎳電池適合什么用途？
說到這，可能有些人會認為我又在黑這款電池技術(shù)，難道該技術(shù)就一無是處了嗎？
答案當然是否———它很有用，適合用在固定式儲能領(lǐng)域。
主要原因還是該技術(shù)的循環(huán)壽命長，安全性好，融鹽電池天生適合中等以上規(guī)模的儲能場景，相比鋰電更適合這個領(lǐng)域。因此在一些客觀的文章中也都寫到了：這類電池會替代一些鉛酸電池，用于通信基站維護等場景。
然而如果說該技術(shù)要去挑戰(zhàn)鋰電的最主流應(yīng)用場景——動力電池，就大錯特錯了——該技術(shù)單體能量密度只有135Wh/kg，必須在高溫下運行（而且維持溫度導致了能量轉(zhuǎn)換效率低），光這兩條就足夠排除其在動力電池中應(yīng)用的可能了。但是話說回來，動力電池和儲能都是很有意義的領(lǐng)域，都需要好的技術(shù)，鈉鎳電池當然很好，但是需要在合適的領(lǐng)域中發(fā)揮，而不是亂入動力電池領(lǐng)域，去與鋰離子電池硬做比較與競爭。儲能廣闊天地，大有可為嘛。
聲明：本文為業(yè)余時間創(chuàng)作，不代表任何組織觀點
參考文獻：
A Numerical and Graphical Review of EnergyStorage Technologies
Siraj Sabihuddin *, Aristides E. Kiprakis and Markus Mueller
Energies 2015, 8, 172-216; doi:10.3390/en8010172
Advances_in_Batteries_for_Medium_and_Large-Scale_Energy_Storage--Types_and_Applications
Chris Menictas, Maria Skyllas-Kazacos and Tuti Mariana Lim
