近年來，鈉離子電池已成為主流鋰離子技術的主要競爭對手，而鋰離子技術一直面臨供應短缺和主要礦物價格波動的問題。鈉離子電池通常被認為是一種更便宜的替代品，這主要歸功于豐富的鈉資源以及較低的提取和凈化成本，但一項新研究發(fā)現(xiàn)，鈉離子電池需要一系列技術進步和有利的市場條件才能在價格上接近現(xiàn)有的鋰離子電池。

斯坦福大學的一組研究人員評估了 6,000 多種情景下鈉離子電池的技術經(jīng)濟競爭力，同時改變了技術發(fā)展路線圖、供應鏈情景、市場滲透率和學習率。結果，他們確定了幾種可能在 2030 年代與低成本鋰離子電池實現(xiàn)成本競爭力的鈉離子電池途徑。

提高競爭力最有效的方法之一是提高鈉離子的能量密度，以降低材料強度。目前，密度較低的鈉離子電池每單位儲能成本仍然較高，這可能會限制其廣泛應用。

最重要的是在不使用關鍵礦物的情況下提高能量密度。研究人員建議，具體來說，開發(fā)人員應該以磷酸鐵鋰為目標，同時遠離鎳。目前，大多數(shù)領先的鈉離子設計都依賴于相對昂貴的金屬。

陰極是鋰離子電池的主要成本驅動因素，而陽極則是鈉離子電池中最昂貴的組件。因此，斯坦福大學的研究人員認為，提高硬碳陽極的比容量是另一個關鍵的設計方向。用合金陽極(如錫)代替硬碳是可能的方法之一。另一種設計方向是完全放棄陽極材料，選擇無陽極電池配置。

研究人員還表明，時間表對關鍵礦物供應鏈(即鋰、石墨和鎳)的變動高度敏感。例如，如果鋰價格繼續(xù)保持在目前的歷史低位附近，那么鈉離子在未來十年內(nèi)獲得價格優(yōu)勢的技術路線將更加狹窄。

總之，他們觀察到，工程技術進步對價格的影響比通過邊學邊做和擴大生產(chǎn)來降低材料價格的有限空間更大。然而，所有模型結果都表明，短期內(nèi)要想在與低成本鋰離子變體的競爭中占據(jù)價格優(yōu)勢是一項挑戰(zhàn)。

《自然能源》雜志發(fā)表的一項題為《批判性評估鈉離子技術路線圖和與鋰離子電池的技術經(jīng)濟競爭情景》的研究得出結論：鈉離子值得進行大量的研究、開發(fā)和商業(yè)化關注。

“我們謹慎對待有關鋰離子電池(尤其是磷酸鐵鋰電池)在短期或短期內(nèi)(2030 年之前)具有價格優(yōu)勢的假設和承諾，但我們認為，在供應鏈不穩(wěn)定的情況下，鋰離子電池作為一種可行可擴展的鋰離子電池替代品，在能源轉型中發(fā)揮著關鍵作用。因此，我們認為，投資鈉離子電池開發(fā)路線圖以保持與鋰離子電池的競爭優(yōu)勢是明智之舉。同樣，鑒于鋰離子電池對供應沖擊的敏感性，不應放棄對鋰離子電池供應鏈安全的投資，”該研究指出。

這項研究是斯坦福大學杜爾可持續(xù)發(fā)展學院普雷科特 能源研究所 和 斯坦福直線加速器中心新合作開展的首項研究 。新項目 STEER評估了新興能源技術的技術和經(jīng)濟潛力，并為能源轉型“建設什么、在哪里創(chuàng)新以及如何投資”提供建議。