家庭储能用钠电比锂电更合适的原因主要体现在以下方面:
成本:
钠资源丰富且分布广泛,地壳中钠的含量约为 2.74%,远高于锂的含量(约 0.0065%),碳酸钠等钠资源的价格也相对低廉稳定,这使得钠离子电池原材料成本较低。
钠离子电池正极材料可选择价格相对较低的铁、锰、铜等元素,减少了对价格昂贵且丰度较低的镍、钴元素的依赖;负极所用硬碳工艺要求相对更低,具备低成本潜力。而且钠离子电池负极集流体能够使用更为廉价的铝箔替代锂离子电池中的铜箔集流体,从而进一步降低电池成本。据研究,钠电的材料成本相比锂电可降低约 1/3。
性能特性:
低温性能优异:钠离子电池所用电解液体系温度窗口更宽,赋予其低温活性,适用温度拓宽至 – 40℃至 80℃,在 – 20℃下容量保持率大于 88%,远高于其他电池。例如在我国北方地区的冬季或者高纬度、高寒地区,钠电池的这一特性能够更好地满足家庭储能在低温环境下的正常使用需求,解决冬季电动车充电难以及高寒地区储能电站效率低的问题,而锂电在低温下的性能表现相对较差,容量和功率都会有明显衰减。
安全性能良好:钠离子电池的内阻比锂离子电池更高,当电池短路时,放热功率低,瞬间发热少,温升低,减少了起火事故的发生频率。并且商用钠离子电池正极材料的热稳定性远高于锂三元材料,更加安全。此外,钠离子电池将集流体从铜箔换成铝箔,正极可以放电至 0V 而不会影响后续使用,使其在运输和保存过程中更安全,降低了电池的储运成本。在家庭储能场景中,对安全性的要求较高,钠电的这些特点使其在安全方面更具优势。
倍率性能较好:钠离子电池的放电倍率优于锂离子电池,功率输出和接受能力更强,意味着它能够更快地进行充放电,可实现短时充电和用电需求。对于一些家庭中可能存在的需要快速充放电的场景,如应对突发的停电情况或者短时间内需要较大电量输出的设备使用等,钠电能够更好地满足需求1。
循环寿命:家庭储能对于电池的循环寿命要求相对不是特别高,一般能够满足数年的使用即可。虽然目前钠离子电池的循环寿命相比锂离子电池可能没有明显优势,但当前钠电在产业化初期已经能做到 4000 – 5000 次的循环寿命,按每天充放电一次来算,也能够满足户用储能的基本要求,且随着技术的不断发展和进步,其循环寿命还有进一步提升的空间1。
能量密度:目前商业化钠离子电池的能量密度在 100 – 160Wh/kg,虽然比发展成熟的锂离子电池(如磷酸铁锂电池)低 10% – 20%,但已经显著高于铅酸电池的 30 – 50Wh/kg,并且钠离子电池实验条件下已能做到 200Wh/kg,长期来看,钠离子电池拥有同磷酸铁锂比肩的潜力。对于家庭储能来说,钠电的能量密度在一定程度上能够满足需求,特别是在对能量密度要求不太高的场景下,其性价比更具优势。