根据《细胞报告物理科学》期刊上发布的研究，由中国制造商海纳开发的广泛使用的钠离子电池在性能和制造质量水平上与特斯拉的锂离子电池相当。研究结果表明，钠离子技术有可能成为未来电动车和大规模储能系统的低成本替代方案。然而，要实现这一目标，该电池需要在低温充电和能量密度方面进行进一步改进。与锂不同，钠资源丰富且易于获取，使其成为降低电池成本和供应链问题的有吸引力的材料。德国亚琛应用科技大学的电池研究员莫里茨·舒特（Moritz Schütte）表示：“良好的均匀性、高功率能力和强的低温性能的组合使这些电池适用于固定储能、网服务及短途或商用车辆，在这些应用中，潜在的更低成本和资源可用性比最大驾驶范围更重要。” 比较钠离子电池与特斯拉技术 为了评估海纳电池，舒特及其同事使用阻抗谱技术检查了120个钠离子电池单元，这是一种用于测量电池均匀性的无损方法。研究人员随后在各种现实操作条件下测试了这些单元。性能在不同电流水平和温度范围（从-20°C到45°C）下进行测量。团队还使用X射线检查了电池内部，然后拆解它们以分析电极尺寸、材料组成和微观结构特征。一个显著的发现是电池无焊点的双铝电流收集器设计。这种配置有助于减少电阻，并促进电池内的更均匀温度分布。研究人员注意到，这一设计与特斯拉电池当前采用的结构非常相似。舒特表示：“我们对电池的均匀性感到惊喜。” 优势与挑战 尽管结果令人鼓舞，但研究人员确定了钠离子电池在某些方面仍落后于领先的锂离子技术。“高功率性能比预期的早期商业钠离子产品要好，”舒特说。“然而，对于需要在低环境温度下频繁充电的应用，合适的热管理或操作策略将是重要的，因为低温充电仍然是一个明显的弱点。”团队还检测到电池阴极某些区域中意外高浓度的铜。此外，铜在这些区域中分布不均。舒特表示，这一发现“提出了有关其在性能和老化中的作用的有趣问题”。他说：“看到未来的钠离子技术也能在保持竞争能量密度的同时不含镍和铜将是令人兴奋的。” 钠在未来电池中的重要性 由于钠比锂更丰富且更广泛可用，制造商可能在降低原材料成本的同时，降低长期供应链风险。钠离子电池在寒冷条件下在负载下表现良好，非常适合固定储能系统和在寒冷气候中运营的移动应用。“然而，今天的商业钠离子电池的能量密度通常低于最佳的锂离子电池，整体技术也不够成熟，”舒特说。 钠离子研究的下一步 研究人员计划专注于改善低温下的充电性能，目标是使充电在0°C以下更安全高效。进一步的工作还将探讨优化钠离子电池中使用的材料的方法。“在硬碳负极和电解质配方方面的进展可能特别有前景，”他说。该研究得到了联邦研究、技术与空间部以及联邦经济事务与能源部的支持。