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從海水到電力：鈉離子電池的發展背後有何驚人的故事？
面對全球能源轉型的浪潮，鈉離子電池（NIBs）正逐漸取代傳統鋰離子電池，被認為是未來儲能技術的重要選擇。隨著鈉的天然豐富及環境友好特性，該技術的商業化發展勢頭強勁，許多公司在此領域展開了積極探索和創新。
鈉離子電池以鈉離子（Na+）作為電荷載體，與鋰離子電池在工作原理和電池結構上有相似之處，但其取代了更昂貴且不易獲得的鋰。
鈉的天然存在於海水之中，使這種新型電池的原材料更加易於獲得。而且，相較於鋰離子電池通常使用的鈷、銅和鎳，鈉離子電池可以採用更多富含鐵的材料，如NaFeO2，這不僅降低了成本，更減少了對環境的不利影響。
鈉離子電池的发展可以追溯到1990年代，儘管在2000年代初期因鋰離子技術的迅速成熟而稍顯沉寂，但隨著鋰價格高漲及其開採對環境的負面影響，這技術在2010年代重新獲得了關注。預示著這一技術已進入商品化階段，專利申請數量也日益增多。
發展歷程
鈉離子電池的歷史可追溯至1970年代和1980年代，但進入1990年代後，鋰離子電池更具商業化潛力，因此鈉離子電池的研究熱潮逐漸降溫。直到2010年代初，隨著鋰原材料成本持續上升，鈉離子電池再次引起了投資和研究的熱潮，眾多公司開始加快鈉離子電池的產品化步伐。
運作原理
鈉離子電池的電池組件由鈉基材料的正極、可以是非鈉基材料的負極，以及含有解離鈉鹽的液態電解質組成。在充電過程中，鈉離子從正極移動到負極，電子則透過外部電路流動，而在放電過程中，這一過程顯然是相反的。這為能源存儲和釋放提供了一種可靠的方式。
材料的選擇
鈉離子電池的材料選擇與鋰離子電池大相徑庭，因為鈉的物理和電化學特性使得它們需要不同的構材。在負極方面，硬碳材料是最常用的一種，具有良好的儲鈉特性，並能提供300 mAh/g的能量密度。更令人振奮的是，氮摻雜的硬碳未來有望實現520 mAh/g的容量。
“鈉離子電池的發展既是技術進步的體現，也是面對環境挑戰作出的響應。”
商業化進程
目前，全球有數家公司正致力於鈉離子電池的商業化，包括中國的HiNa和CATL、英國的Faradion、瑞典的Northvolt，以及美國的Natron Energy等。這些公司使鈉離子電池的產業化進程日益加快，並在電網儲能及電動車等領域进行廣泛的應用探索。
面臨的挑戰
儘管鈉離子電池在技術與原材料成本上具備優勢，但仍面臨著一些挑戰。相較於鋰，鈉的更大離子半徑導致其擁有較慢的插層動力學，從而影響了電池的充放電速度。此外，將鈉離子電池應用於電動車仍保留挑戰，儘管一些公司已經在探索這一路徑。
未來展望
未來，鈉離子電池有望在儲能技術與電動交通工具上扮演更加重要的角色。隨著研發的加速與各國政府對可持續能源的推進，鈉離子電池的商業化和技術成熟將引爆更為廣泛的能源革命。
鈉離子電池的潛力是否會成為我們未來全球能源轉型的重要一環？
