一项发表在《Cell Reports Physical Science》上的最新研究显示，由中国企业 Hina 设计并已应用于国内汽车及大规模储能系统的钠离子电池，在关键性能指标和生产一致性方面，已经可以与特斯拉的锂离子电池相媲美。

研究团队指出，如果对这款 Hina 钠离子电池在低温充电效率和高能量密度表现方面进行进一步优化，它有望成为未来电动汽车的一种低成本替代方案。与锂相比，钠资源更为丰富、获取更容易，因此基于钠的电池技术在原材料成本和供应安全方面具有明显优势。

德国亚琛工业大学的电池研究员 Moritz Schütte 表示：“良好的单体一致性、高功率输出能力以及出色的低温性能相结合，使这类电池在固定储能、电网调节服务，以及对续航里程要求不高的乘用车或商用车辆中极具吸引力。在这些场景中，潜在的低成本和资源可获得性往往比极限续航更重要。”

Hina 钠离子电池的测试方式

为评估 Hina 钠离子电池与更先进的特斯拉锂离子电池之间的差距，Schütte 团队首先采用无损检测手段——阻抗谱法，对 120 个钠离子电池单体的一致性进行了测量。

随后，研究人员在不同电流条件下，并在 −20°C 至 45°C 的温度范围内，对电池的功率输出和能量性能进行了系统测试，以绘制其在实际使用条件下的性能曲线。他们还利用 X 射线成像观察电池内部结构，之后拆解电池，对电极尺寸、材料组成以及微观结构进行详细分析。

结果显示，这款电池采用了无极耳设计，并使用双铝电流收集体结构，从而降低了内部电阻并改善了温度分布的均匀性。这一设计思路与目前特斯拉电池的结构方案高度相似。

“我们对这些电池单体表现出的高度均匀性感到非常惊讶。”Schütte 评价道。

现阶段的短板与改进方向

尽管表现亮眼，当前的钠离子电池在能量密度和低温充电能力方面仍存在不足。Schütte 指出：“就高功率性能而言，这些电池已经明显超出了人们对早期商业化钠离子产品的预期。”

“但在需要在低环境温度下频繁充电的应用中，合理的热管理或运行策略仍然至关重要，因为低温充电依旧是一个明显弱点。”

研究团队还在部分正极区域检测到意外偏高且分布不均的铜含量。对此，Schütte 表示，这“引发了关于铜在电池性能和老化行为中具体作用的有趣问题”。他补充说：“如果未来能够实现不含镍和铜、同时又具备竞争性能量密度的钠离子技术，将非常值得期待。”

由于钠资源远比锂更丰富且分布更广，采用钠制造电池有望显著降低制造商的原材料成本，并减轻长期供应链风险。与此同时，钠离子电池在低温负载条件下的放电表现良好，使其在固定电力储能以及寒冷地区的移动应用中具有明显吸引力。

不过，Schütte 也强调：“目前商业化钠离子电池的能量密度整体仍低于最先进的锂离子电池，而且这项技术的成熟度还不够高。”

接下来，研究团队计划进一步研究并提升电池在低温条件下的充电能力，目标是在 0°C 以下实现更安全、更高效的充电过程。Schütte 补充称，未来的工作还应重点放在钠离子电池材料体系的优化上。

“硬碳负极材料以及电解液配方方面的进展，可能尤其值得关注。”他说。