钠离子电池（以下简称钠电）是一种二次电池，其充放电过程依靠钠离子在正负极之间的移动来完成。它的工作原理和结构与广泛使用的锂离子电池相似。
钠和锂都属于同一主族元素，在电池工作中表现出类似的"摇椅式"电化学充放电行为。在钠离子电池的充电过程中，钠离子从阴极脱离并嵌入阳极，同时通过外部电路传递电子。
嵌入阳极的钠离子数量越多，充电容量就越高。而在放电过程中，相反的过程发生，钠离子从阳极回到正极，放电容量随着回到正极的钠离子数量的增加而增加。
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Ø 在能量密度方面，钠离子电池的电芯通常为100-150 Wh/kg，而锂离子电池电芯的能量密度普遍在120-200 Wh/kg，对于Ni含量较高的三元体系能超过200 Wh/kg。
显然，目前钠离子电池的能量密度还不及三元锂电池。然而，钠离子电池的能量密度已经能够部分重叠或覆盖磷酸铁锂电池的120-200 Wh/kg和铅酸电池的30-50 Wh/kg。
Ø 在工作温度范围和安全性方面，钠离子电池具有较大的工作温度范围，通常为-40℃至80℃。而三元锂离子电池的工作范围通常在-20℃至60℃，低于0℃后锂电池的性能会下降。
相比之下，钠离子电池在-20℃下的SOC保持率可达80%以上。此外，在热失控方面，钠离子电池比锂离子电池具有更高的内阻，短路时不易发热，因此具备更高的安全性。
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Ø 在倍率性能方面，钠离子电池的充放电倍率性能与钠离子在正负极、电解液以及它们之间界面处的迁移能力直接相关。一切影响钠离子迁移速度的因素都会影响钠离子电池的充放电倍率性能。此外，电池内部的散热速率也是影响倍率性能的重要因素。
如果散热速率较慢，大倍率充放电时所积累的热量无法有效传递出去，将严重影响钠离子电池的安全性和寿命。由于钠离子正极材料的晶体结构，钠离子电池具有良好的倍率性能，能够很好地响应储能和规模供电的需求。
Ø 在充电速度方面，钠离子电池只需约10分钟即可充满，而三元锂电池至少需要40分钟，磷酸铁锂电池则需要45分钟。
| 性能指标 | 钠离子电池 | 磷酸铁锂电池 | 三元锂电池 | 铅酸电池 |
| 能量密度 | 100-150Wh/kg | 120-200Wh/kg | 200-350 Wh/kg | 30-50 Wh/kg |
| 循环寿命 | 2000次以上 | 3000次以上 | 3000次以上 | 300-500次 |
| 平均工作电压 | 2.8-3.5V | 3-4.5V | 3-4.5V | 2.0V |
| 高温性能 | 优 | 较差 | 差 | 差 |
| 低温性能 | 优 | 差 | 较差 | 差 |
| 快充性能 | 优 | 较优 | 较优 | 差 |
| 安全性能 | 高 | 较高 | 较高 | 高 |
| 耐过放电性能 | 可放电至0V | 差 | 差 | 差 |
| 单位原料成本(碳酸锂价格20万/吨时) | 0.3元/Wh(产业成熟后) | 0.46元/Wh | 0.53元/Wh | 0.40元/Wh |
■ 钠电、锂电与铅酸电池性能对比
04. 行业分类
钠离子电池可分为多种类型，包括钠硫电池、钠盐电池、钠空气电池、水系钠离子电池、有机钠离子电池和固态钠离子电池。
在储能领域，目前规模化应用的钠电池主要包括基于固体电解质体系的高温钠硫电池和钠-金属氯化物电池体系。这两种系统的负极活性物质均为金属钠，更准确地称为钠电池。而当提到钠离子电池时，通常指的是后三种类型。
钠硫电池：其负极为熔融液态金属钠，正极为硫单质，使用固态陶瓷-Al2O3作为电解质兼隔膜。钠硫电池的比能量较高。
钠盐电池：其负极为液态钠，正极为金属氯化物材料，电解质采用Na+导体-Al2O3陶瓷。
钠空气电池：其正极通常采用多孔材料，由于材料中存在的孔洞，既提供气体扩散通道，也为电极反应提供场所。
有机钠离子电池：其负极由硬碳或可嵌钠材料构成，正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子类材料等。
水系钠离子电池：与有机系电解质电池相比，水系钠离子电池采用不同的电解质，因此具有较高的安全性能。
